Действительно ли переменная диафрагма — весомое преимущество, способное оправдать более высокую стоимость устройства, или очередной маркетинговый трюк производителей, стремящихся выделиться на фоне конкурентов? Зачем она вообще нужна?

Ещё совсем недавно переменная диафрагма в камерах смартфонов казалась чем-то из области научной фантастики. Механизм, десятилетиями применявшийся в классических фотоаппаратах, представлялся слишком сложным и громоздким для интеграции в тонкий корпус мобильного устройства. Однако технологии не стоят на месте, и сегодня флагманские смартфоны щеголяют этой функцией как одним из главных преимуществ камеры.

Давайте разберёмся в технических нюансах и практическом применении этой технологии, чтобы понять её реальную ценность для мобильной фотографии. Есть ли она вообще, и если да, то в чем именно?

Зрачок камеры: как работает диафрагма

Диафрагма — или апертура, это синонимы — по сути, «зрачок» камеры, способный сужаться и расширяться, регулируя поток света, попадающего на матрицу. Подобно тому, как наши глаза автоматически адаптируются к условиям освещения, диафрагма фотокамеры может изменять размер своего отверстия в зависимости от окружающей обстановки и творческих задач фотографа.

В классическом понимании диафрагма представляет собой набор тонких лепестков из металла или пластика, формирующих многогранное отверстие переменного диаметра в форме аппроксимированного круга.

Когда требуется пропустить больше света — например, при съёмке в сумерках — лепестки можно раздвинуть, увеличивая диаметр отверстия. При ярком свете механизм работает в обратную сторону: апертуру можно уменьшить, уменьшая световой поток.

Однако возможности диафрагмы выходят далеко за рамки простой регулировки светового потока. В сочетании с другими параметрами камеры — выдержкой, светочувствительностью матрицы, фокусным расстоянием объектива — диафрагма становится мощным инструментом творческого контроля над изображением. От настроек апертуры зависит не только экспозиция снимка, но и характер размытия фона, глубина резкости и множество других эффектов, как художественных, так и качественных.

Более того — могут быть весомые причины «прикрыть» диафрагму в сумерках, и наоборот: тут всё сложнее. Но об этом ниже.

Что означают значения диафрагмы

В мире фотографии диафрагменные числа следуют особой, на первый взгляд парадоксальной логике: чем меньше число, тем больше открыта диафрагма. Так, значение f/1.5 означает более широкое отверстие апертуры, чем f/2.4, а f/2.4, в свою очередь, пропускает больше света, чем f/4.0. Каждое уменьшение числа примерно в 1,4 раза приводит к удвоению количества света, попадающего на матрицу.

Современные флагманские смартфоны способны плавно менять апертуру в диапазоне от f/1.5 до f/4.0. На практике такой диапазон означает возможность управлять количеством света в пределах нескольких ступеней экспозиции, что особенно важно при съёмке в сложных условиях освещения. При максимально открытой диафрагме f/1.5 на матрицу попадет в несколько раз больше света, чем при f/4.0.

На текущий момент флагманские модули камер в смартфонах способны обеспечить диапазон значений от f/1.5 до f/4.0, что даёт фотографу солидный простор для творчества.

Глубина резкости: теория и практика

В фотографии глубина резкости определяет, насколько большая часть пространства перед камерой и позади основного объекта съёмки получится чёткой на итоговом снимке. Апертура играет ключевую роль в управлении этим параметром: чем шире открыто отверстие (то есть чем меньше число диафрагмы), тем меньше глубина резкости.

При широко открытой диафрагме f/1.5 область резкости становится минимальной — резким получается только тот объект, на который наведён фокус, а всё остальное пространство красиво размывается. С другой стороны, при закрытой диафрагме f/2.4 или, тем более, f/4.0 в фокусе оказывается гораздо больший диапазон расстояний. Объекты, расположенные как ближе, так и дальше точки фокусировки, остаются достаточно резкими. В пейзажной фотографии или при съёмке архитектуры такая особенность становится преимуществом, позволяя запечатлеть все детали сцены с одинаковой чёткостью.

Наглядное сравнение. Диафрагма открыта, фокус на человека.
Диафрагма закрыта, фокус идентичен предыдущему. Внимание на домик.

В условиях мобильной фотографии, где физические размеры матрицы и объектива существенно меньше, чем у профессиональных камер, эффект изменения глубины резкости в сторону уменьшения проявляется не так ярко. Тем не менее, он есть, значим — а если нужно размыть фон ещё сильнее, то на помощь придут нейросети, которым при наличии физической диафрагмы определять карту глубин намного удобнее, чем без неё.

Широкая диафрагма: когда и зачем открывать на максимум

Широкая апертура становится незаменимым помощником при съёмке в условиях низкой освещённости. Максимально открытое значение f/1.5 позволяет пропустить на матрицу больше света, что особенно важно при вечерней или ночной фотосъёмке, а также для съёмки движущихся объектов. В таких условиях она позволяет использовать более короткие выдержки и меньшие значения ISO, минимизируя как эффект смазывания при съёмке движущихся объектов, так и цифровой шум.

Пример кадра на сверхкороткой выдержке

Помимо технических преимуществ, широкая апертура открывает простор для творческих экспериментов. В портретной съёмке размытый фон (или «боке», как называют его фотографы) помогает визуально отделить модель от окружения, создавая эффектные художественные портреты.

Аналогичный приём прекрасно работает и в предметной съёмке, где мягкое размытие заднего плана помогает сконцентрировать внимание зрителя на главном объекте.

Узкая диафрагма: когда меньше — значит больше

При хорошем освещении и необходимости получить максимальную резкость по всей глубине кадра на помощь приходит узкая диафрагма f/2.4 и выше. Такие значения особенно полезны при пейзажной съёмке, где важно сохранить чёткость деталей от переднего плана до горизонта.

В архитектурной фотографии и при съёмке интерьеров узкая апертура также становится оптимальным выбором. Она позволяет передать все детали конструкций, фактуру материалов и глубину пространства с максимальной проработкой. При съёмке групповых портретов закрытая диафрагма обеспечивает резкость всех участников, даже если они находятся на разном расстоянии от камеры.

Если же закрыть диафрагму полностью, то мы получаем максимальную глубину резкости, которая позволит делать подобные снимки — где одновременно в фокусе и табличка «в упоре», и задний план.

Кроме того, апертуру придется вынужденно «прикрыть» хотя бы на шаг-два где-нибудь на югах летним днём, когда имеется избыток света. Дело в том, что понижение выдержки после определенного порога начинает добавлять шумы, а если её не понижать — будет пересвет.

Тёмная сторона закрытой диафрагмы

Закрытие диафрагмы, особенно в компактных камерах смартфонов, где количество лепестков ограничено, может привести к появлению специфических оптических артефактов. Наиболее заметный из них — «звёзды» или лучи, исходящие от ярких точечных источников света. Этот эффект возникает из-за дифракции света на краях лепестков диафрагмы.

Чем меньше отверстие и, как следствие, апертура, тем сильнее проявляется дифракция. В результате точечные источники света превращаются в многолучевые звёзды, количество лучей которых зависит от числа «граней» диафрагмы. Поскольку на текущий момент в модулях смартфонов мы обычно видим «шестигранники» — лучей тоже будет по шесть.

Помимо звёздчатого эффекта, при меньшей апертуре может наблюдаться не увеличение, а, напротив, общее снижение резкости изображения из-за общего дифракционного размытия. И, конечно же, не стот забывать про шум и «смазанность» — чем уже диафрагма, тем сильнее автоматике приходится задирать ISO и выдержку — подбираясь к пределу эффективности OIS-модуля и нейросети-«шумодава».

Однако, и полностью раскрытая диафрагма тоже имеет свои проблемы — при слишком малой глубине резкости есть риск просто «промахнуться мимо» того, что вы хотели снять резко. Или, и того хуже, резкой будет, скажем, только передняя треть предмета съёмки.

Именно поэтому в большинстве ситуаций рекомендуется избегать крайних значений апертуры как «влево», так и «вправо», находя оптимальный баланс между глубиной резкости и качеством изображения. Для мобильных камер это, в большинстве ситуаций, где-то между f/2.0 и f/2.8.

Тем не менее, сама суть «переменки» в том и заключается, что всегда есть исключения — особенно если понимать, что и зачем делаешь. Иначе бы её не было и на «профессиональной» фототехнике, и никто бы не гнался за предельными значениями апертуры в обе стороны.

f/1.59…
И f/4.0 — осознанное художественное решение. Отражение стало столь же четким, как и объект, а «звезды» только добавили веса ранее «провисавшему» левому краю.

Инженерные сложности переменной диафрагмы

Создание надёжного механизма переменной апертуры для смартфона представляет собой сложнейшую инженерную задачу. Основная сложность заключается в миниатюризации механизма: необходимо создать надёжную систему подвижных лепестков, способную точно и быстро менять своё положение в пространстве толщиной менее сантиметра. Традиционная конструкция должна быть уменьшена до размеров, сопоставимых с толщиной современного смартфона, сохраняя при этом точность работы и долговечность.

Каждый лепесток диафрагмы должен двигаться плавно и точно, при этом механизм должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать тысячи циклов открытия-закрытия и случайные удары или падения устройства. Добиться такой надёжности в миниатюрном исполнении — задача, требующая высочайшей точности производства и использования специальных материалов, пожалуй, даже сложнее трёхплоскостной оптической стабилизации самого сенсора, более-менее освоенной в серии для среднебюджетных устройств лишь пару лет тому назад.

На текущем этапе развития технологий массовое внедрение переменной диафрагмы в смартфонах среднего ценового сегмента представляется маловероятным. Сложность производства и высокая себестоимость механизма делают его доступным только для устройств «суперфлагманского» класса, где стоимость не является сколь-либо значимым фактором при выборе компонентов.

Вердикт: нужна ли переменная диафрагма в мобильной камере

Переменная диафрагма в смартфонах — далеко не маркетинговый трюк, а полноценный инструмент для повышения качества мобильной фотографии. При грамотном использовании она предоставляет фотографу значительно больший контроль над процессом съёмки, чем могут обеспечить даже самые продвинутые программные алгоритмы. Возможность физически регулировать световой поток и глубину резкости открывает новые творческие возможности, недоступные пользователям смартфонов с фиксированной апертурой.

К слову, управление апертурой на таких смартфонах почти всегда полностью ручное — потому что это, в первую очередь, ваше художественное решение, вы выбирете, каким должен быть снимок с точки зрения апертуры — а автоматика уже подстроится под него.

Однако реализация подобного механизма требует серьёзных инженерных усилий и существенных финансовых затрат. Создание надёжной и точной системы управления апертурой в ограниченном пространстве мобильного устройства остаётся сложной технической задачей. При этом удешевить производство микромеханики практически невозможно — любые компромиссы немедленно отразятся на надёжности и точности работы механизма.

В обозримом будущем переменная диафрагма, вероятно, останется отличительной чертой премиальных устройств. Высокая стоимость производства и сложность технической реализации делают массовое внедрение этой технологии в смартфонах среднего и начального уровня маловероятным — хотя из «суперфлагманов» во флагманы обычные через пару лет она, быть может, и «доползёт». Однако для энтузиастов мобильной фотографии возможность точной настройки экспозиции и управления глубиной резкости может стать весомым аргументом в пользу выбора флагманской модели.

Одним из ярчайших примеров успешной реализации этой технологии в современных смартфонах стала декабрьская новника, котрорую я купил себе «в личное пользование» — Nubia Z70 Ultra. Этот смартфон наглядно демонстрирует все преимущества данной технологии.

Собственно, на него и сняты все кадры-примеры из статьи, без дальнейших правок в фоторедакторе.