Apple патентует новую матрицу с технологией глобального затвора. Это нововведение, наряду с другими усовершенствованиями, призвано повысить качество и профессиональные возможности видеосъемки на iPhone. Это позволит делать фотографии и снимать видео без эффекта роллинг-шаттера (хотя на последних версиях iPhone он итак не слишком выражен). Также запатентована мягкая мембранная диафрагма, а динамический диапазон должен составить 20 ступеней.
Глобальный затвор, будучи сам по себе значительным техническим достижением (обещающим устранить эффект «желе» и другие артефакты, присущие скользящему затвору), явно позиционируется как ключевой элемент в более широкой и комплексной стратегии. Эта стратегия направлена на повышение видеовозможностей iPhone до профессионального уровня.
Текущая проблема и решение от Apple
Большинство современных цифровых камер, включая смартфоны, используют так называемый «скользящий затвор» (rolling shutter). При этом методе считывание изображения происходит не мгновенно по всему кадру, а последовательно, строчка за строчкой.
В условиях быстрого движения камеры или снимаемого объекта это приводит к характерным искажениям: прямые линии могут выглядеть изогнутыми, а быстро движущиеся объекты приобретают «желеобразный» вид. Кроме того, при съемке вблизи LED-экранов или сценических прожекторов, эффект скользящего затвора проявляется в виде заметных горизонтальных полос на изображении.
Комплексная система для профессиональной съемки
Помимо глобального затвора, патент описывает комплексную систему, направленную на улучшение профессиональных возможностей мобильной съемки, включающую:
- Эффективную стабилизацию: Многоосевая система стабилизации и улучшенный механический подвес (аналог IBIS?) призваны минимизировать дрожание, обеспечивая плавность видео даже при использовании камеры на шлеме или дроне.
- «Мягкая мембранная диафрагма»: Apple патентует новый тип диафрагмы, которая позволит точно контролировать глубину резкости (создавать красивое боке), а также управлять размытием движения (motion blur).
- Расширенный динамический диапазон: Заявлено до 20 стопов, новый патент описывает сенсор, способный захватывать беспрецедентное количество деталей как в самых ярких светлых участках, так и в самых глубоких тенях.
- Повышенную выносливость: Для длительных профессиональных съемок предусматривается активное охлаждение и увеличенная емкость батарей для предотвращения перегрева и обеспечения продолжительной работы.
Как итог — в совокупности эти технологии призваны превратить iPhone в более надежный и профессиональный инструмент для мобильной видеосъемки, способный эффективно работать даже в сложных условиях.
Как устроен глобальный затвор Apple
Каждый пиксель камеры представляет собой миниатюрную, вертикально интегрированную структуру с тремя функциональными слоями:
- Первый слой (приемник света): Это основной фотодиод, чья задача — максимально эффективно улавливать поступающий свет и преобразовывать его в электрический заряд.
- Второй слой (буферная память): Расположенный непосредственно под светосборником, этот слой служит временным хранилищем для электрического заряда, накопленного первым слоем.
- Третий слой (схема считывания): Нижний слой содержит электронику, которая преобразует сохраненный заряд из второго слоя в цифровые данные, формируя изображение.
Новый датчик глобального затвора от Apple. Рендеринг макета от YMCinema.
Съемка осуществляется конструктивно в несколько этапов. В момент экспозиции (когда затвор открыт) первый слой каждого пикселя активно накапливает свет. В ключевой момент, необходимый для снимка, весь накопленный заряд со всех первых слоев одновременно перемещается во вторые, буферные слои.
Это действие мгновенно «замораживает» всю сцену, фиксируя изображение целиком в один момент времени. Теперь, когда изображение зафиксировано во вторых слоях, электроника телефона спокойно и последовательно, построчно, считывает информацию из буфера каждого пикселя и передает её на третий слой для цифрового преобразования.
Ключевая роль второго слоя заключается в его способности действовать как «парковка» для заряда каждого пикселя. Это позволяет зафиксировать весь кадр целиком, прежде чем начнется процесс считывания.
Уникальность подхода Apple:
- Вертикальная интеграция: В отличие от традиционных решений, где буферная память и считывающая электроника располагаются рядом с фотодиодом, занимая ценное пространство, Apple предлагает размещать эти слои вертикально. Это освобождает значительно больше площади на первом слое для сбора света, что напрямую улучшает светочувствительность и качество изображения, особенно в условиях низкой освещенности.
- Компактность и оптимизация: Такой вертикальный дизайн идеально подходит для тонких корпусов смартфонов, позволяя сохранить компактность без ущерба для производительности. Патент также описывает использование технологии обратной подсветки (backside illumination) для максимальной эффективности сбора света и интеграцию отдельных пикселей для быстрого и точного автофокуса.
- Чистота изображения: Специальные барьеры и изоляционные структуры внутри пикселя предотвращают случайное попадание света во второй, буферный слой во время считывания, обеспечивая максимальную чистоту и точность «замороженного» кадра.
Немного реальности
Новая технология глобального затвора от Apple может слегка снизить способность пикселей собирать свет. Из-за этого есть риск, что качество видео в очень темных сценах немного ухудшится.
Однако инженеры Apple активно работают над тем, чтобы минимизировать эти потери. Как это будет работать на практике, покажет только готовый продукт (если он выйдет).
Окончательную оценку давать пока преждевременно. Мы будем внимательно следить за тем, как эти технологии будут реализованы в реальных iPhone, чтобы понять, какую новую эру мобильной видеосъемки они откроют.
Ранее состоялась презентация iPhone 17 в России.
