18 апреля 2021

Что такое жидкие линзы в новом смартфоне Xiaomi?

Не так давно компания Xiaomi, небезосновательно подозреваемая многими в А-брендовости, представила флагман с гибким экраном Mi MIX Fold. Занятно, к слову, что слово Fold не стало фирменным для Samsung. Сначала Lenovo представила свой ноутбук ThinkPad Fold, а теперь и Xiaomi. Может, в английском языке со временем термин Fold просто станет синонимом устройств с гибким экраном. 

Однако есть в Mi Mix Fold одна уникальная особенность. Это первый смартфон, в котором используется технология жидких линз в фотокамере. Вообще-то, ещё в прошлом году были слухи, что Huawei использует данную технологию в своем ближайшем флагмане. Формально в мае 2020 года на странице Huawei появился пост, что компания патентует технологию Liquid Lens Camera Module, с помощью которой обещала потрогать новые вершины фотографии. 

Что такое жидкие линзы?

Если говорить формально, то жидкие линзы – это не супергорячая новинка. Впервые про них массово заговорили ещё в 2017 году. Однако жидкие линзы использовались и до этого в промышленном оборудовании и спецтехнике. А в коммерческой фототехнике они используются аж с 2002 года, когда появилась компания Varioptic, как раз специализирующаяся на подобном типе линз (если говорить про идею, то она и подавно была предложена ещё в конце 19 века).

Главное преимущество жидких линз – это супербыстрый автофокус. Например, оборудованный такими линзами робот на производстве может мгновенно фокусироваться на объектах, которые находятся на разном расстоянии или обладают разным размером. Удалось найти примеры, что такие роботы занимаются проверкой и сортировкой таблеток в фармацевтике. 

Жидкие линзы – действительно жидкие. Они представляют собой крошечные ячейки, заполненные жидкостью оптического качества. Пример такой жидкости – это оптический силиконовый эластомер.

Это картинка не имеет отношения к камерам. Просто изображение, как выглядит подобный силикон оптического качества.

На ячейку подается напряжение, под воздействием которого она меняет форму. Процесс называется электросмачивание (electrowetting). Смена фокуса занимает миллисекунды. 

Чтобы понять, как это выглядит вживую, посмотрите, пожалуйста, 30-секундное видео с демонстрацией от Corning.  Там показывается, как капелька меняет форму под воздействием напряжения. Как видите, жидкие линзы в чем-то похожи на работу человеческого глаза.

В чем преимущество жидких линз?

Во-первых, мгновенный автофокус – это удобно пользователю. 

В цифровой фотографии жидкие линзы также используются в случаях, когда снимаемые объекты должны быть суперчёткими, в то время как фон будет размыт. Очевидно, что в смартфонах, где портретный режим уже несколько лет пользуется огромной популярностью, это позволит предложить пользователям возможность делать суперрезкие портреты.

Во-вторых, жидкие линзы, в теории, могут дать возможность создавать новые режимы для фотосъёмки. Например, с мгновенным автофокусом смартфон может за мгновения сделать несколько кадров с разным фокусным расстоянием, создав таким образом чёткий кадр по всей площади. При этом займёт это всё меньше секунды. 

В-третьих, в жидких линзах нет механических частей, соответственно, не может ничего повредиться, а сама линза не может разбиться при падении. При этом линза устойчива к вибрациям. Так что даже при тряске фотографии должны выходить четкими. Сюда же стоит отнести то, что жидкие линзы более энергоэффективны. И могут работать при разных температурах (от -45 до +60).

В-четвертых, жидкие линзы и меньше по размеру, и легче, чем обычные. Так что, в теории, можно надеяться, что c развитием технологии мы больше никогда не увидим горных массивов, как у Galaxy Note 20 Ultra. И модули камер (по крайней мере, у флагманов) снова станут плоскими. 

В-пятых, жидкая линза гораздо более универсальна в плане фокусных расстояний. Она отлично подходит для макросъемки. Камеры с жидкими линзами давно используются в медицинской технике. Сейчас макрокамеры на смартфонах ограничиваются размером в 5 МП, и картинка с них неважная. С новой технологией, в теории, смартфон превратится чуть ли не в электронный микроскоп.

Что умеет Mi Mix Fold?

Очевидно, что Fold от Xiaomi – это только первая ласточка. Своего расцвета технология достигнет через 3-4 года, когда станет массовой и полностью освоенной (на рынке смартфонов).

Фактически в смартфоне только одна жидкая линза – это 8 МП модуль. Mi Mix Fold подтверждает, что жидкие линзы могут работать на разном фокусном расстоянии. Например, жидкий 8 МП модуль будет работать и как макрокамера (от 3 см), и как телекамера, дающая 3х оптический зум. В теории, ещё и портретная съёмка должна выйти на новый уровень, но Xiaomi молчит.

К сожалению, пока что это всё. Но в будущем можно будет снизить количество фотомодулей до 1-2 штук, так как каждый объектив будет универсальным. По-настоящему про жидкие линзы можно будет поговорить, как их станут использовать в главном фотомодуле. 

Вряд ли мы увидим в ближайшее время подобные решения от Samsung или Apple, так как компании предпочитают не торопиться. Но, возможно, Huawei всё же чем-нибудь да удивит. 

Читайте также

27 комментариев на «“Что такое жидкие линзы в новом смартфоне Xiaomi?”»

  1. SewAwOw:

    Интересная фича, может реально позволит вернуться к однокамерности.

    • П.Н..:

      «Ширик» или «телевик» электроуправляемой капелькой всё равно не получишь.

      • LMCo:

        Как раз и получишь, покуда матрицу или саму линзу есть куда двигать.

        • П.Н..:

          Так в том то и дело, что двигать. «Жидкая» линза дает изменение диоптрий. А двигать можно и стекляшку. Силой воли в собственном глазу могу только резкость наводить, меняя кривизну хрусталика (вполне себе жидкая линза), а вот «наезд камерой» уже не выходит 🙂

  2. Сергей:

    Так работает хрусталик глаза у человека. Подсмотрели у природы…да многое что ещё

  3. Austin:

    Главное эту линзу капельку тряпочкой случайно не протереть. А то опять капать придется.

  4. morobzik:

    жидкие линзы в сяоми — маркетинговый прием, позволяющий обосновать, почему за телефон стоящий 150$ в базарный день хотят получить в несколько раз больше. https://uploads.disquscdn.com/images/12828f96b6f4b94ccb7e3144309f3b9f1a9f9e3837ef537119ab5385c64a37f3.jpg

  5. Григорий Шевердин:

    В Xiaomi Mi MIX Fold установлена совсем не такая линза, про которую рассказывается в статье. Приведён скриншон из патента, в котором видно, что там полно механических деталей. Там применена линза с изменяющейся кривизной, но она механическая, а не жидкостная. Даже на официальной презентации это видно.

    • CITRUM:

      Что вы хотите от Нимина, если у него сам 8МП модуль тоже жидкий )) не заметили?

      • Григорий Шевердин:

        Не заметил. Но вообще автор много таких весёлостей выдаёт, с завидной регулярностью.

  6. Yura Shevchenko:

    что может быть общего у жидкой линзы с тем, что фотографии при тряске будет более четкими?
    откуда эта логика объясните мне???

    вы вообще знакомы с физикой получения снимка? вижу что нет.
    тогда ответьте что такие фотография? с греческого как переводится?

    если не нагулили, то это РИСОВАНИЕ СВЕТОМ! а процесс таков — открывается затвор (электронный или механический — не важно, сути не меняет) и на чувствительный элемент (матрица или пленка как раньше) попадает свет и оставляет на ней фотографию (очень грубо говоря).

    какой вывод? свет попадает некоторе время. чем темнее, тем больше времени нужно (в большинстве случаев) — то есть от чего размытые фото при тряске а? догадались? от того, что слишком длинная выдержка. и даже если использовать стабилизацию, но объекты в кадре двигаются — то они будут размыты. так что не рассказывайте пожалуйста ерунду.

    вообще конечно когда дело идет о мобильной фотографии, то идет такая непонятная подмена терминов и физики получения фотографии и всего чего угодно.
    ежу понятно же, что за многие годы в цифровой фотографии ФИЗИКИ НЕ ИЗМЕНИЛАСЬ, измениласть только МАТЕМАТИКА!
    то есть все улучшалки — только связаны с улучшением математичской модели. вот и все.

    а сама фотография осталась на том же уровне. что то стало лучше (как ИСО, например) но все это стало лучше в ущерб цвету. снимки стали лучше только благодаря донекуда более сильному посту, но сами по себе превратились в кашу. конечно это вполне устраивает, если снимки смотреть только в инсте, да и я не против.
    Но только не стоит это называть прорывом и все эти недотехнологии — прорывными.
    В мобильном телефоне никогда не будет хорошей камеры. никогда. она будет хорошая только на фоне других телефонов, только если рассматривать на дисплее тех же телефонов.

    только не нужно мне тут писать про олдфажество и прочее. сначала прочитайте почему же все же до сих пор пленка есть стандарт в кинопроизводстве? а потом уже лечите меня ерундой.
    к тому же все что я выше написал — это то, что не стоит подменять термины. то что люди кидаются нанадпись mega bass вместо точно, чтоб послушать — понятно. и к тому что жидкие линзы — еще одна галочка, по которой журналы будут оценивать телефоны в будущем:
    у этой модели 8 камер, а у этой 5, но одна из них жидкая! о!! надо брать!
    но ничего больше.

    по факту телефон вроде iphone 7 (и его же ровесник от самсунг) до сих пор вменяемо для инстаграма может снимать. а для чего он еще нужен?

    • Serge:

      Что-то вас несет не туда. Речь шла о быстрой фокусировке со всеми вытекающими :)))

      • Qwe:

        неа, там есть отдельная строка, посвященная устойчивости к вибрации и, как следствие этого, возможности получать четкие снимки при тряске. Скорость фокусировки может помочь. Но только в условиях хорошего освещения, когда выдержка на выбранной диафрагме меньше этой скорости. А это прям скажем не самый важный кейс в мобильной фотографии.

        • Serge:

          Так, наверное, еще и устойчивость конструкции поможет, нет? Жидкая линза и легче и она одна, а не куча стекла :))) Перевожу — не так сильно «колбасить» картинку будет.

          • Alexander Nazarenko:

            «Колбасить» картинку при жидкой линзе будет однозначно больше, поскольку тряска или вибрация будет изменять геометрию линзы (в отличие от стеклянной).

            • Serge:

              Ой ли? Наверное нужна матчасть, чтобы понять сколько там болтается стеклянных и их массу и сравнить с одной жидкой… как понимаю, ноги растут именно отсюда :)))

              • Alexander Nazarenko:

                Если стеклянные болтаются — то ну его в пень такую оптику! 😉 Люфты, допуски и посадки, непроизвольные подвижки элементов оптической стабилизации — это в «стеклянной» оптике есть (особенно в дешевой), но линзы при этом геометрию не меняют 🙂

  7. Хлаоми и инновации? Смешно.
    deep-review . com/articles/xiaomi-liquid-lens/

  8. Попытка №3!
    Вам не кажется странным тот факт, что столь значимую революцию в области фото сделала Xiaomi? Должно быть, таким компаниям, как Sony или Samsung, задающим тон на рынке мобильных камер последние лет 10, очень обидно осознавать этот факт?

    На самом деле, еще в январе 2005 года (16 лет назад) авторитетное издательство WIRED сообщило о том, что через 3 месяца компания Samsung представит на выставке CeBIT первый прототип зум-камеры с жидкими линзами. Тогда же говорили, что первый коммерческий образец появится ближе к концу 2005 года.

    В те годы пресса шумела о жидких линзах, ведь они смогли бы вывести мобильную фотографию на принципиально новый уровень — добавить функцию автофокуса, о которой тогда можно было только мечтать.

    Но затем шумиха поубавилась.

    Вторая волна жидких линз захлестнула умы техно-энтузиастов лет через пять. Начиная с 2009 года в сети стали появляться патенты на камеры с жидкими линзами не только от Samsung, но и Sony, Olympus, Panasonic и других:

    патенты на жидкие линзы
    Различные патенты на жидкие линзы
    Но почему-то снова дальше разговоров и патентов дело не пошло. Вторая попытка совершить революцию в области объективов мобильных камер опять провалилась.

    Третья попытка приводит нас к 2020 году, когда в сети появился патент на жидкую линзу от Huawei. По словам различных источников, компания планировала (и планирует) использовать такую линзу в камере будущего Huawei P50.

    И только Xiaomi в конце марта продемонстрировала первый коммерческий продукт.

    Конечно же, хочется сразу задать логичный вопрос. Почему Samsung, запатентовавшая технологию жидких линз для мобильных камер еще до появления самой Xiaomi, не стала первопроходцем? Ведь мы знаем, насколько компания любит «технологии ради технологий», выпуская часто совершенно бесполезные «инновации», уходящие вскорости на свалку истории.

    Ответ очевиден — качество жидкой линзы. В те годы оно было настолько плохим, что для минимизации искажения цвета приходилось делать серию из 3 монохромных снимков, после чего смешивать фотографии алгоритмами в один снимок.

    Конечно, с тех пор прошло много лет и уже найдены/подобраны различные жидкости, дающие более-менее приемлемое качество изображения. Тем не менее, сам факт того, что жидкая линза не используется в Mi Mix Fold на 108-Мп основной матрице (которая требует от линзы очень высокой разрешающей способности), косвенно говорит о том, что далеко не все проблемы еще решены. И не факт, что технология вообще готова к коммерческому использованию.

    https://uploads.disquscdn.com/images/ca4c73180224367fdc888a746d6f3f4f450a6f75a3836a72bca511db80884e52.png
    deep-review . com/articles/xiaomi-liquid-lens/

  9. 112:

    Будет вам! Но не все сразу!
    Каких то лет 15 назад сониериксон k750i был лучшим в фото

  10. Vlad Avalon:

    Кажется, в статье перепутаны термины «фокусное расстояние» и «фокусировка». Есть «дистанция фокусировки» — расстояние от матрицы, на котором объект находится в фокусе (резкий). Изменяется в любом объективе с авто-либо ручным фокусом.
    А есть «фокусное расстояние» — характеристика оптической системы, косвенно характеризующая угол обзора (в зависимости от размера матрицы). В фотографии принято приводить фокусные расстояния к эквиваленту полного кадра (24х36 мм). В данном случае 80 мм значит, что камера даст такой же угол обзора, как объектив с фокусным расстоянием 80мм на полнокадровой камере.

    • Alexander Nazarenko:

      Да, после фразы «с мгновенным автофокусом смартфон может за мгновения сделать несколько кадров с разным фокусным расстоянием» пришлось долго убеждать себя дочитать до конца…

      Но, боюсь огорчить, даже мгновенный focus bracketing не даст резкой картинки на любом расстоянии до объекта. Он только даст несколько кадров с разной плоскостью резкости (дистанцией фокусировки) и клеить из них итоговый кадр придётся процессору камеры. Точно так, как и сейчас в портретном режиме размывается фон. С неизбежными при этом артефактами.

  11. Factum:

    Качество фото только не очень

  12. Alexander Nazarenko:

    Сейчас макрокамеры на смартфонах ограничиваются размером в 5 МП, и картинка с них неважная.

    IMHO дело тут в том, что и макро и ультраширики используются покупателями намного реже основной камеры и селфи-камеры. Поэтому нет смысла удорожать телефон и ставить приличную матрицу и оптику под то, чем пользуются «раз в пятилетку».
    Если бы все поголовно снимали макро 1:1, там давно ставили бы 50МП, а не 5 🙂

    И по поводу неважной картинки с 5МП — во время последней поездки в Львов (снег шёл, как не в себя) я больше обычного снимал телефоном, жалея зеркалку… И поставил на компе на обои кадры и с зеркалки (18МП) и с телефона (64МП). Так вот, кадры с телефона вызывают ощущение дикого upscale. Будто 800×600 растянули и отшарпили.
    Не сочтите за крамольную мысль, но если бы эти 5МП макрокамеры были на матрице, размером с основную — картинка была бы получше.
    Мне вообще кажется, что для телефона — 12МП разумный максимум, если не увеличить физический размер пикселя (диагональ матрицы).

  13. Андрей Тарасов:

    Тряска устраняется жидкой линзой, так, как жидкостью можно очень мгновенно управлять с помощью подачи тока, двигая еë или меняя форму не только по одной оси. Да и камеры станут лучше в телефонах, маленькое всегда побеждает большее. К тому же следующее поколение технологий, всегда развивается в 2 раза быстрее, так как основывается на предыдущих. Рынок и наука всегда ориентируется на то, что требует общество.