Телескоп в кармане: чем удивляет инновационная зум-камера Huawei Pura 80 Ultra

Появившийся несколько месяцев назад на рынке Беларуси флагманский смартфон Huawei Pura 80 Ultra сумел впечатлить даже искушенных пользователей. Одной из ключевых особенностей новинки стал необычный телефотомодуль с двумя объективами, который обеспечивает 9,4-кратный оптический зум. Выяснили, как он устроен, почему стал именно таким и что у него общего со сложными далеко смотрящими телескопами.

Huawei уже много лет совершенствует технологии мобильной фотографии. Поэтому к ее флагманским моделям с пометкой «Ультра» в названии всегда уделяется повышенное внимание. Ведь именно в них производитель воплощает свои смелые и передовые решения.

Не стал исключением и этот год. Смартфон Huawei Pura 80 Ultra получил мощную тройную камеру с большим основным 1-дюймовым сенсором на 50 МП, ультраширокоугольным объективом на 40 МП и двойным переключаемым телеобъективом на 50 и 12,5 МП. Ее возможности высоко оценили многие отраслевые СМИ, а в мировом рейтинге мобильных камер DxOMark она даже заняла первое место¹, получив рекордные 175 баллов.
 

¹ Согласно глобальному рейтингу DxOMark по состоянию на 30.10.2025 г. Рейтинг составлен из более 230 смартфонов 28 брендов, выпущенных с 2019 года, и размещен на сайте www.dxomark.com.

Значительный вклад в это достижение внес инновационный телефотомодуль. Его конструкция получилась довольно сложной. К его созданию компания Huawei шла 10 лет. За это время она прошла путь, сопоставимый с почти 400-летней историей телескопов.

Немного базы

Преже чем приступать к рассказу о реализованных в Huawei Pura 80 Ultra решениях, давайте сначала разберемся, чем на базовом уровне занимаются телефотомодули смартфонов, телескопы, подзорные трубы и им подобные оптические системы? Кто-то скажет, что они увеличивают изображение. Кто-то – что приближают. И те, и другие будут неправы.

На самом деле эти устройства решают одну фундаментальную задачу: собрать как можно больше света от удаленных объектов и сфокусировать его, чтобы получить детальное изображение. Однако пути смартфонов и телескопов кардинально различаются из-за разных особенностей и ограничений. Создателям смартфонов жизненно важно уместить мощную оптику в компактный корпус, и инженеры Huawei решали эту задачу постепенно.

Первые шаги

Первым смартфоном Huawei с отдельным телеобъективом был Huawei P20 Pro, выпущенный в 2018 году. Это был модуль на 8 Мп с поддержкой 3-кратного оптического зума. Интересно, что первая зрительная труба, созданная Галилео Галилеем, обладала тоже 3-кратным увеличением. Конструкция ее была по сегодняшним меркам предельно простой: две линзы (объектив и окуляр), помещенные по разные стороны трубы. Схожим образом была устроена и зум-камера Huawei P20 Pro: объектив располагался сразу над сенсором.

Начало было положено. Обе системы затем постоянно совершенствовались. Производители смартфонов начали искать способы увеличения зума, не жертвуя при этом габаритами устройства. Астрономы могли себе позволить решать этот вопрос, делая телескоп более вытянутым. Но и они не могли удлинять его до бесконечности.

В мобильном деле настоящим прорывом стал смартфон Huawei P30 Pro, оснащенный первым в индустрии перископическим телеобъективом. Его создатели нашли изящное решение – установили сенсор перпендикулярно корпусу и направили к нему свет «в обход», используя отражающее зеркало. Это позволило получить 5-кратный оптический зум.

Появление перископического телеобъектива по значимости для мобильной индустрии можно сравнить с изобретением телескопов-рефлекторов. Вместо линз в них используются изогнутые зеркала, которые фокусируют свет в нужных направлениях. Они позволили сделать конструкцию устройства более легкой и компактной. К разработке этого типа телескопов приложил руку сам Исаак Ньютон. Ну а перископическая схема во флагманских смартфонах сейчас используется фактически повсеместно.

Следующей важной вехой стал смартфон Huawei P40 Pro+, который получил сразу две зум-камеры: с 5-кратным и 10-кратным увеличением. Чтобы увеличить фокусное расстояние, инженеры Huawei пустили свет по длинному извилистому пути, задействовав систему из 5 отражающих поверхностей. Вот как выглядит схема этого телефотомодуля. Обратите внимание, через сколько призм надо пройти лучу света и сколько раз менять направление перед тем, как попасть на сенсор.

Зато это позволило достичь 10-кратного оптического зума. А с учетом алгоритмов обработки – 20-кратного гибридного зума и даже цифрового 100-кратного.

Конечная цель

Далее разработчики задумались над тем, как сделать телевики в смартфонах более универсальными и светосильными. Возникла идея научить их «смотреть» не только вдаль, но и фокусироваться вблизи, чтобы они могли вести макросъемку и при этом фиксировать много деталей. Стояла также задача улучшить качество ночной съемки и эффекта размытия фона (боке). Еще они стремились охватить два наиболее часто используемых фокусных расстояния при съемке на телеобъектив: средний диапазон около 80 мм и большой диапазон около 200 мм.

Со временем в Huawei пришли к выводу, что нужно увеличить размер сенсора телеобъектива. Логика тут проста: чем он крупнее, тем больше может захватить света во время ночной съемки и при этом сохранить все детали изображения. Высокая светосила также позволяет достичь естественного боке без необходимости подключать цифровые алгоритмы.

Точно так же поступают и астрономы, когда хотят получать больше информации оптическим способом – увеличивают размер принимающего зеркала в телескопе. Причем там они могут быть невероятно большими. Так, Большой Канарский телескоп, расположенный на пике потухшего вулкана Мучачос, оснащен шестиугольным зеркалом диаметром 10,4 метра.

Разумеется, создатели инновационного телефотомодуля не могли настолько сильно разгуляться. Нужно было сохранить компактные размеры. Понадобилось множество консультаций, обсуждений, дебатов, симуляций и экспериментальных проверок, прежде чем пришли к решению, реализованному в Huawei Pura 80 Ultra.

К чему пришли

В конечном итоге была воплощена идея, которую вкратце можно описать так: «давайте оставим только один сенсор, а фокусное расстояние будет меняться». На практике ее воплотили с помощью двух объективов, подвижной платформы и двух призм.

Путь светового луча в зум-камере Huawei Pura 80 Ultra переключается между двумя объективами путем перемещения платформы. При выборе зума 3.7x она подъезжает к первой призме и активируется фокусное расстояние 83 мм со светосилой f/2,4, часто применяемое при портретной съемке. При выборе зума 9.4x – перемещается ко второй линзе, активируя фокусное расстояние 212 мм со светосилой f/3,6, которое рассчитанно на сильно удаленные объекты.

При этом задействовали просто огромный по меркам зум-камер сенсор с габаритами 1/1,28 дюйма. Такие обычно используется в основных камерах. Его расположили диагонально, иначе длина модуля была бы равна ширине всего смартфона.

Вся конструкция получилась сложной. Количество подвижных элементов выросло с 2 до 5, длина хода увеличилась в 1,5 раза, а ударная нагрузка на компоненты надежности – в 4,5 раза. Вес компонентов механизма стабилизации увеличился втрое по сравнению с моделью позапрошлого поколения.

Создание подвижной платформы привело к тому, что после каждого перемещения призму необходимо позиционировать и надежно фиксировать с точностью от 3 до 5 микрон. Для ее реализации внедрили специальную 18-осевое устройство оптической связи.

Подобные технологии применяются и в современной астрономии. Например, монтировки, на которых устанавливаются телескопы, тоже должны обеспечивать высокую точность слежения, чтобы компенсировать вращение Земли. Некоторые монтировки используют датчики и энкодеры с микронной точностью для обеспечения точного наведения и отслеживания космических объектов.

Масштабы проделанной работы впечатляют. Посмотрите на это фото – на нем отображены все этапы и компоненты сборки телефотомодуля Huawei Pura 80 Ultra. Он состоит из 143 деталей, в то время как традиционные перископные камеры обычно состоят из 60–70 частей.

Что получили пользователи

Но в конечном итоге инженеры Huawei трудились не зря. Они создали зум-камеру, которая демонстрирует просто впечатляющие результаты. Благодаря ей пользователям Huawei Pura 80 Ultra стали доступны качественная ночная съемка, красивый естественный эффект боке без использования алгоритмов обработки, детализированные макроснимки с расстояния 5 см и, конечно же, уверенное приближение без потери качества вплоть до 10x в любое время суток.

Чтобы добиться такого результата пришлось использовались знания из разных областей науки: от материаловедения до оптики. По сложности конструкцию телефотомодуля Huawei Pura 80 Ultra можно сравнить с решениями, которые применяются в современных телескопах.

Но несмотря на то, что подходы к решению одних и тех же задач у этих типов устройств могут быть разными, их обоих объединяет одно – и инженеры Huawei, и создатели телескопов борются с ограничениями. И те, и другие блестяще решают эти задачи, «обманывая» пространство с помощью складных, подвижных и отражающих систем, превращая невозможное в реальность.