Mokslas ir IT

2019.04.17 10:38

Iššūkis žmogaus regai: kaip telefonų kūrėjams pavyksta sukurti tamsoje fotografuojančias kameras

LRT.lt2019.04.17 10:38

Išmaniųjų telefonų gamintojai nuolat stengiasi atrasti būdų, kurie leistų įamžinti svarbias akimirkas net ir pačiomis sudėtingiausiomis sąlygomis. „Huawei“ inžinieriai sukūrė naujos koncepcijos RYYB spalvų filtrą, dėl kurio „P30 Pro“ gali ne tik įamžinti vaizdus, fotografuojamus visiškoje tamsoje, bet ir atkurti spalvas bei detales, kurių mūsų akys paprastai nesugeba atpažinti, rašoma pranešime spaudai.

Trys sėkmės ingredientai

P serijos telefonai visuomet buvo orientuoti į fotografiją. Pasak „Huawei“ Baltijos šalių komunikacijos vadovo Mindaugo Plukio, išmaniojo telefono fotografiją galima padalyti į tris etapus. Pirmajame etape vyksta žmogaus akimis matomų vaizdų imitavimas ir atkartojimas. 

Antrojo etapo metu įrenginyje programinė ir techninė įranga bendradarbiauja, kad eliminuotų jutiklio užfiksuotus vaizdo defektus, siekiant maksimaliai jį patobulinti.

„Kalbant apie naujausią mūsų modelį, inžinieriai trečiu etapu iškėlė naują tikslą – pranokti žmogaus regos galimybes ir tą padaryti ne tik fotografuojant aklinoje tamsoje, bet ir atkuriant spalvas bei detales, kurių mūsų akys įprastai nesugeba suvokti ir atpažinti“, – pasakoja M. Plukys.

Kompanijos atstovo teigimu, norint pasiekti pastarąjį tikslą, buvo būtina sukurti naują technologiją, nes sprendimas, panaudotas pirmtake, negalėjo to maksimaliai išpildyti. Juolab net jei naujas pažangus jutiklis veiktų, iki šiol nebuvo jokios technologijos, kuri galėtų maksimaliai išnaudoti jo galimybes į ranką telpančiame įrenginyje.

„Kuriant naująją P seriją, buvo būtina radikaliai restruktūrizuoti visą įrenginio architektūrą. Todėl kurdami „P30 Pro“ modelį inžinieriai atsisakė įprasto RGB spalvų modelio jutiklyje, kuris 44 metus buvo siejamas su skaitmenine fotografija, ir vietoje jo sukūrė visiškai naujos koncepcijos spalvų filtrą“, – aiškina M. Plukys.

Daugiau šviesos ir detalumo

Anot M. Plukio, toks sprendimas leido pakartotinai sukalibruoti du iš keturių standartinio spalvų modelio elementų ir taip padaryti ryškų atradimą ilgoje fotografijos istorijoje. Prieš tai naudotas RGGB (red-green-green-blue) spalvų modelis buvo pakeistas į RYYB (red-yellow-yellow-blue) filtrą, kad būtų gerokai padidintas šviesos „įsiurbimas“ į jutiklį.

„Šį procesą lemia elementari fizika, kadangi geltonasis filtras užfiksuoja tiek raudoną, tiek žalią šviesą. Dėl šios priežasties telefono kamera įamžina objektą, kai aptinkamas net pats mažiausias šviesos šaltinis“, – detalizuoja kompanijos atstovas.

Be to, galimybė fotografuoti esant prastam apšvietimui buvo patobulinta taip, kad galėtų tinkamai fiksuoti akimirkas 0,3 liukso sąlygomis. Pavyzdžiui, tamsioje patalpoje, kai išjungtos šviesos, „P20 Pro“ modelis dėl kelių užsilikusių fotonų, kurie sklando aplinkoje, gali užfiksuoti tik objekto siluetą. Tuo metu „P30 Pro“ įrenginys gali gana tiksliai atkurti ne tik objekto kontūrus, bet ir visas jo detales ir spalvas.

Lauko sąlygomis pastarasis modelis yra dar pranašesnis. Nakties metu, kai nėra jokio šviesos šaltinio, tik mėnulis, „P20 Pro“ įrenginys geba užfiksuoti žvaigždes, bet dangus įprastai nuotraukoje būna aklinai juodas. Tuo metu jo įpėdinis ne tik geba užfiksuoti žvaigždes, tačiau ir tamsiai mėlynos spalvos dangų su skirtingomis jo tekstūromis. Negana to, pats vaizdas praktiškai neturi vadinamojo triukšmo, o vizualiniai efektai kadre yra daug gilesni ir sodresni.

Inovacijos įveikė abejones

Kad naujojo flagmano kūrėjai pasiektų norimą rezultatą, jie turėjo įveikti daugelį abejonių dėl kameros galimybių. Štai P serijos telefonų jutiklių tiekėjas iš pradžių net nemanė, kad RYYB spalvų modelis galėtų realizuoti natūralų spalvų atkūrimą. Taip pat buvo abejojama šios technologijos pritaikymu telefone, todėl pirminis jutiklio gamybos užsakymas buvo atmestas.

„Po dviejų mėnesių „Huawei“ vadovas Richardas Yu apsilankė tiekėjo gamykloje su visa mokslinių tyrimų komanda ir pristatė RYYB prototipo algoritmą, spalvų kalibravimo sprendimą ir imituotą atvaizdavimo išeigą. Tik tada tiekėjas įsitikino, kad šie jutikliai gali būti tinkami naudoti, ir pradėjo jų gamybą“, – prisimena M. Plukys.

Be to, dėl kameros gebėjimo sugerti skirtingų bangos ilgių šviesą naujoje RYYB architektūroje, vaizdo signalo apdorojimo algoritmas turėjo būti sukurtas iš naujo. Ypač reikėjo išskirti geltoną spektrą, kad būtų tiksliai atkuriamos spalvos kiekviename kadre.

„Algoritmo perrašymas reiškė, kad brandūs spalvų derinimo įrankiai ir visa patirtis, paveldėta iš ankstesnių P serijos įrenginių, nebuvo naudojama, o inžinieriai viską turėjo pradėti nuo nulio. Natūralu, kad tokia sudėtinga užduotis buvo didžiulis iššūkis visai komandai. Likus vos savaitei iki oficialaus pristatymo Paryžiuje, inžinieriai vis dar tęsė įrangos optimizavimą, siekdami užtikrinti maksimalų rezultatą“, – kalba Baltijos šalių komunikacijos vadovas.