Диапазон оптического зума что это значит
Оптический зум на смартфонах: что это на самом деле?
Сейчас в конспекте фотографических возможностей смартфона оптический зум все чаще становится главной маркетинговой темой для производителей телефонов. Это потому, что в прошлом камеры смартфонов могли использовать только цифровой зум, но теперь технологии сделали оптический зум реальностью.
Для тех, кто не знает разницы, это может сбить с толку, но некоторые задаются вопросом, какой девайс лучше. Особенно любители стрит фотографии.
Такой функцией снабжаются многие смартфоны 2020 начиная с среднего ценового сегмента, например Realme X3 SuperZoom или Vivo X50, в 2021 вышел неповторимый Samsung Galaxy S21 Ultra
Функция масштабирования служит для уменьшения поля зрения в кадре и увеличения объекта, представляющего интерес как объект съемки. На обычной фотокамере с зум-объективом оптический зум работает путем механического перемещения линз внутри объектива для увеличения изображения. Цифровой зум, в отличие от этого, полностью зависит от программного обеспечения.
То, что называется оптическим увеличением на смартфонах, работает по-разному, смартфоны, использующие его, как правило, делают фотографии более высокого качества при увеличении, чем те, которые используют цифровое увеличение.
Чтобы понять принцип оптического зума на смартфонах, нужно взглянуть на то, что было до него — цифровой зум.
Как работает цифровой зум?
Цифровой зум используется не только для камер смартфонов. Известно, что многие камеры типа «наведи и снимай» имеют оптическое и цифровое увеличение. Но из-за ограничений по размеру цифровой зум в основном распространен в камерах мобильных телефонов.
Строго говоря, цифровой зум на самом деле вовсе не зум, а скорее цифровое моделирование оптического зума. С цифровым зумом камера в основном обрезает изображение, а затем изменяет его размер, чтобы оно снова соответствовало кадру.
Цифровой зум на самом деле является одной из причин, почему некоторые производители смартфонов обеспечивают свои камеры большим количеством мегапикселей. Чем больше мегапикселей у камеры, тем больше вероятность получения фотографии без заметного снижения качества изображения.
В чем недостаток цифрового зума
Даже при незначительном увеличении, вы обязательно заметите потерю качества изображения при использовании цифрового увеличения. Гарантированно.
Просто подумайте об этом. Если вы сделаете снимок с типичным разрешением 4000 x 3000 (12 Мп) и обрежете его до 3000 x 2000 (6 Мп), вы определенно потеряете в детализации и резкости изображения, пытаясь растянуть его до размеров фотографии 12 Мп. Это происходит потому, что вы уменьшите разрешение фотографии вдвое и увеличите ее до прежних размеров.пример
Производители смартфонов придумали разные методы, чтобы заполнить эти пробелы пиксельных данных. Одним из способов сделать это является интерполяция. Алгоритм камеры просматривает соседние пиксели и делает расчетные предположения, чтобы определить, какой цветовой пиксель необходим для заполнения пробела.
Именно эта комбинация данных реальных пикселей и программное интерполирование пикселей обеспечивает окончательное цифровое увеличение изображения. Результаты этого варьируются от производителя к производителю в зависимости от сложности их алгоритмов, но обычно это не так уж и эффективно. Поэтому фотоснимки могут терять реальные качества!
Оптический зум
На традиционной камере объектив с постоянным фокусным расстоянием пропускает свет и проецирует на фото матрицу. Расстояние от центра объектива до места, где световые лучи сходятся к фокусной точке сенсора, называется фокусным расстоянием, измеряемым в миллиметрах. А поскольку объектив зафиксирован и не двигается, фокусное расстояние всегда будет одинаковым.
Например, 50-мм объектив всегда будет иметь это фокусное расстояние. Если вам нужно сделать более близкий снимок, вам нужно либо приблизиться к объекту, либо заменить на объектив более длинным фокусным расстоянием.
Фикс объектив или телеобъектив с переменным фокусным расстоянием
Зум-объектив, с другой стороны, состоит из нескольких линз, которые перемещаются взад и вперед относительно друг друга, чтобы увеличить изображение или уменьшить его. При этом фокусное расстояние меняется.
Например, объектив Nikon AF-P DX NIKKOR 18-55mm f/3.5-5.6G VR изменяет свое фокусное расстояние с 18 мм (широкоугольный снимок) увеличивая фокусное расстояние до 55 мм, что дает более узкое поле зрения.
Как работает оптический зум на смартфонах?
Оптический зум на смартфонах. Когда дело доходит до размера смартфона, чем тоньше – тем премиальнее, поэтому вы не найдете устройств с выступающими зум-объективами. Некоторые бренды, такие как Samsung, пытались в прошлом продвигать такие телефоны, как Galaxy Zoom, у которого был объектив с 10-кратным оптическим зумом, выдвигавшимся сзади, но концепция не прижилась, вероятно из-за громоздкости и неказистого вида.
Решение? Несколько модулей камер с различным фокусным расстоянием.
В наши дни очень часто встречаются две, три или более модулей камер на задней панели смартфона. Это может показаться излишним, но каждая из этих камер особенная и служит определенной цели.
Как правило, в конструкции с тремя камерами вы найдете модуль с телеобъективом, широкоугольным объективом и сверхширокоугольным объективом. Все эти объективы имеют различное фокусное расстояние в зависимости от поля зрения (также называемого углом зрения), которое они обеспечивают.
Когда вы увеличиваете или уменьшаете масштаб, телефон автоматически переключается на модуль камеры с объективом, который даст вам нужное увеличение. Другими словами, если вы хотите уменьшить масштаб от стандартного широкоформатного снимка, ваш телефон переключится на сверхширокоугольный объектив, а при увеличении автоматически включится телеобъектив.
Степень увеличения камеры смартфона зависит от фокусного расстояния телеобъектива. Взяв фокусное расстояние телеобъектива и разделив его на фокусное расстояние широкоугольного объектива, вы получите диапазон увеличения камеры.
Например, если телефон оснащен телеобъективом с фокусным расстоянием 52 мм и широкоугольным объективом 26 мм, это дает вам диапазон 2-кратного оптического увеличения.
Это на самом деле оптический зум?
Нет, не совсем. В отличие от традиционных зум-объективов фотокамер, оптический зум в смартфоне не имеет реальных движущихся стеклянных элементов, поэтому его трудно классифицировать как таковой. Тем не менее, он работает через оптику всех модулей камеры смартфона. Вероятно, именно с учетом этого компании, выпускающие смартфоны, решили преподносить его как оптический зум.
Поскольку он переключается между камерами с объективами с фиксированным фокусным расстоянием, некоторые утверждают, что оптический зум на смартфонах следует скорее называть многокамерным зумом.
Действительно ли оптический зум лучше цифрового?
Да, это лучше, чем цифровой, но эта технология далека от совершенства. Оптический зум на смартфонах также может терять качество изображения.
Также стоит отметить, что в большинстве случаев модули камеры смартфона имеют разные матрицы. Нередко встречаются телефоны с основными камерами, которые имеют больше мегапикселей, чем другие модули. Поэтому при переключении модулей камер используемом при зуммировании вы можете потерять в качестве изображения.
Производители смартфонов представляют так называемый гибридный зум для борьбы с этой проблемой. Чтобы получить наилучшие результаты, используются интеллектуальные алгоритмы для сбора данных со всех камер и использования их для формирования изображения с минимальным ухудшением качества фотографий при увеличении.
В любом случае оптический зум на смартфонах намного лучше, чем цифровой. Несмотря на впечатляющие результаты, связанные с размерами и существующей технологией, он в смартфоне не совсем соответствует истинному оптическому приближению. Но, как мы видели, технологии мобильных камер с каждым годом становится все лучше и лучше. Так что это только вопрос времени.
Кстати, если интересует отличный камерофон читайте сравнение Honor 30 Pro Plus против Huawei P40
В чем разница между цифровым и оптическим зумом?
Масштабирование, как и многие другие характеристики камеры, немного сложнее, чем можно представить в рекламных кампаниях. Производители смартфонов, такие как Samsung, теперь могут похвастаться 10-кратным, 50-кратным или даже 100- кратным увеличением. Но возможно ли это вообще? Давайте посмотрим на разницу между оптическим и цифровым зумом.
Что на самом деле означает масштабирование?
Что такое зум и что значит 5x или 10x? С точки зрения оптической физики, не так много, потому что зума не существует.
Увеличение объектива (насколько объектив увеличивает удаленные объекты) зависит от его фокусного расстояния и результирующего поля зрения. Объектив с большим фокусным расстоянием (по сравнению с размером датчика изображения ) имеет меньшее поле зрения. Это заставляет далекие объекты казаться ближе, чем через объектив с более коротким фокусным расстоянием.
Существует достаточно факторов, чтобы линзы не продавались в зависимости от того, насколько они увеличивают объекты; скорее они продаются на основе их фокусного расстояния.
Масштабирование в том виде, в котором мы его используем сейчас, — это маркетинговая концепция, популяризируемая компактными камерами. Первоначально это было соотношение между самым коротким и самым длинным фокусным расстоянием объектива. Итак, объектив 10-100 мм имел 10-кратный зум, а объектив 25-100 мм имел 4-кратный зум. Это означало, что объектив с 10-кратным зумом не обязательно увеличивал изображение в 10 раз.
Однако производители смартфонов используют зум несколько иначе. Увеличение 1x широко принято в качестве поля зрения основной камеры. Смартфоны, такие как iPhone 11 Pro, добавляют еще более широкий объектив и называют это 0,5-кратным зумом, вместо того, чтобы сбрасывать 1x до нового самого широкого угла.
В отличие от компактных камер, это означает, что вы можете ожидать в основном одинакового грубого увеличения с разными смартфонами с 10-кратным увеличением.
Все, что вам действительно нужно знать, это то, что масштабирование зависит от основного фокусного расстояния объектива и размера сенсора, а также от реальности.
Но в чем разница между оптическим и реальным увеличением (я буду продолжать использовать это слово для удобства, но на самом деле я имею в виду «видимое увеличение» или «более узкое относительное поле зрения»)?
Как работает оптический зум
Оптический зум — это когда физические свойства линзы действительно увеличивают удаленные объекты. Например, телескоп имеет оптический зум. Если вы посмотрите на Луну через одну, она будет казаться больше. Нет потери качества — объекты просто кажутся ближе.
Оптический зум обеспечивается объективами с большим фокусным расстоянием, по крайней мере, по отношению к размеру сенсора камеры. Длинный телеобъектив для цифровых зеркальных фотоаппаратов, подобных тем, которые используют спортивные фотографы на играх, имеет фокусное расстояние от 500 до 1000 мм. Вот почему они такие здоровенные.
На камерах меньшего размера фокусное расстояние может быть меньше. Компактные камеры могут получить отличный оптический зум с объективами 100 мм. Они все еще довольно большие, но намного меньше, чем телескопы, используемые на футбольных матчах.
В смартфонах производители начали использовать линзы перископа для лучшего оптического увеличения. Они смогли установить 5-кратный зум-объектив (примерно эквивалент увеличения 100-миллиметрового объектива на зеркальной фотокамере, так что неплохо) в свои флагманские телефоны, не делая их толще. Это действительно захватывающее событие.
Тем не менее, 5x еще далеко от 100x, так как же производители добиваются этого со своими заявлениями?
Как работает цифровой зум
Как мы упоминали ранее, масштабирование — понятие туманное. Цифровой зум полностью использует эту неопределенность. По сути, цифровой зум — это просто кадрирование фотографии, чтобы объекты на ней казались больше — никакой дополнительной информации об изображении не сохраняется.
Возьмите, например, снимок ниже с iPhone Xs. В этом телефоне есть 2-кратный оптический зум и 10-кратный цифровой зум. Увеличенный снимок имеет заметно меньшее разрешение.
Это проблема цифрового зума. В то время как оптический зум увеличивает без потери качества изображения, цифровой зум его уменьшает. И чем больше вы увеличиваете масштаб, тем хуже становится качество изображения.
Усилить!
Однако у цифрового зума есть немного времени. Оптический зум стоит дорого, как с точки зрения стоимости производства, так и с точки зрения компромиссов, необходимых для его добавления в смартфон. Линзы перископа — относительно новая разработка (по крайней мере, для смартфонов), так что еще предстоит кое-что выяснить.
Таким образом, производители смартфонов используют следующие приемы, чтобы улучшить цифровой зум и минимизировать потерю качества:
Однако высокие уровни цифрового увеличения невозможны без оптического увеличения. Эти безумные 50- и 100-кратные зумы возможны только потому, что они представляют собой гибрид оптического и цифрового зума. Настоящий оптический объектив выполняет часть тяжелой работы, в то время как цифровые методы обеспечивают более заметный зум.
Максимальное использование Zoom
Нынешняя ориентация на увеличение камеры в смартфонах интересна. Однако в определенный момент это становится просто глупо.
Объектив с 5-кратным или даже 10-кратным оптическим зумом открывает множество интересных возможностей съемки для людей. Это также делает специализированные камеры еще более востребованными. С таким зумом вы можете фотографировать своих детей, занимающихся спортом, диких животных в саду за домом и все остальное, к чему вы физически не можете приблизиться.
Хотя цифровой зум автоматически не является плохой вещью (особенно, когда им не злоупотребляют), у слишком большого увеличения есть некоторые недостатки. Конечно, есть потеря качества изображения, но также становится все труднее делать фотографии.
При 20-кратном или 30-кратном увеличении (что примерно эквивалентно 1000 мм на зеркальной фотокамере) вам нужно держать телефон невероятно неподвижно, чтобы сделать хороший снимок. Малейшее подергивание приведет к размытому фото, и все, что вы пытаетесь сфотографировать, выйдет за пределы кадра.
Это также при условии, что вы снимаете при хорошем освещении. При слабом освещении вам понадобится штатив для вашего смартфона, чтобы получить что-то, напоминающее резкое фото.
Похоже, производители смартфонов будут продолжать конкурировать с постоянно увеличивающимися цифрами масштабирования. Просто убедитесь, что вы всегда проверяете, что такое основной оптический зум — это действительно важно.
Объясняем принципы масштабирования: оптический, цифровой и гибридный зум
Чтобы не потеряться в информационном шуме и на фоне конкурентов, компаниям нужны громкие анонсы. А лучший повод для производителя смартфонов громко заявить о себе — выпуск новой модели и желательно той, которая обладает россыпью камер и претендует на звание лучшего камерофона. И плевать, что из этой «кучи» камер по факту работают одна-две. Неплохо было бы еще «приправить» все это внушительным количеством мегапикселей и рекордным зумом.
Сегодня производители взяли за моду прихвастнуть параметрами зума как признаком того, что перед вами «правильный» современный смартфон. Весь пафос новизны в камере смартфона сводится к тому, кто сможет «выкрутить» параметры зума до небес. Уж очень понравилось смартфоностроителям предлагать пользователям возможность в несколько нажатий приблизить кадр без потери качества. Правда, целый ряд компаний реализовали эту функцию кое-как, и также жонглируют в характеристиках устройств словами оптический, цифровой или гибридный зум, предпочитая не посвящать потенциальных покупателей в смысл всех этих понятий.
Оптический или цифровой? Что лучше, смартфон с 2-кратным оптическим зумом или 30-кратным цифровым? Ответы будут для вас просты, если вы будете понимать разницу и суть различных понятий.
Что такое зум в камере
Перед тем как погрузиться в тонкости работы каждой из технологий, стоит понимать, что же такое зум. С его помощью есть возможность приблизить или отдалить картинку. Увеличение позволяет ближе рассмотреть объект, а при уменьшении можно охватить больше пространства. Этого можно добиться двумя способами, используя оптику для масштабирования или программно, обрезая область изображения и увеличивая ее. А цифры в параметрах (2х, 3х, 5х) указывают на то, во сколько раз камера может увеличить снимаемый объект.
Оптический зум
В этом случае регулировка точки фокуса выполняется только при помощи оптики или линз. Их можно перемещать внутри объектива относительно друг друга для увеличения или уменьшения масштаба. Работу оптики в этом случае можно сравнить с работой бинокля или подзорной трубы. Линзы масштабируют изображение, камера «видит» картинку уже увеличенной и фиксирует ее. При этом не происходит ухудшение качества изображения и из всех приемов для масштабирования картинки этот обеспечивает наилучший результат.
Чтобы понять основной принцип работы оптического зума, вам нужно запомнить две вещи: это «хардверный» вариант увеличения и само приближение происходит еще до съемки. Для достижения нужного эффекта используются телеобъектив или как сейчас принято называть перископический модуль. Он предлагает один уровень увеличения, например, 2х, 3х или 5х.
Сегодня на рынке есть немало моделей, которые предлагают оптический зум. Дальше всех пошла Huawei. Так, Huawei P40 Pro+ стал первым флагманом, наделенным камерой с 10-кратным оптическим зумом, который позволяет масштабировать объекты с незначительными потерями в качестве. На его фоне тот же iPhone 11 Pro с его 2-кратным оптическим зумом смотрится весьма скромно.
Цифровое увеличение
Цифровой зум — это не зум в привычном его понимании, он лишь создает иллюзию масштабирования и является сомнительным выходом, когда речь заходит о качественном масштабировании. По факту это «софтверный» вариант увеличения и само приближение происходит уже после того, как кадр сделан. Работает это так. Берется большая фотография с главной тыльной камеры, обрезается (кадрируется) нужный кусок и растягивается на весь размер кадра. В этом случае используется лишь часть пиксельной матрицы и обеспечивается эффект аналогичный оптическому зуму, но без использования оптики. Все выполняется программно, отсюда и название цифровой зум.
Происходит срезание области вокруг выделенной сцены, чтобы приблизить объект, скадрировать так, как хочется. Получается «зум ножками» — подойти к объекту съемки близко. Поэтому при цифровом зуме происходит потеря качества, прежде всего, детализации и резкости. Фотографии, созданные с цифровым увеличением, часто выглядят размытыми и нечеткими. Чем больше кратность цифрового зума, тем меньше пикселей участвует в построении конечного изображения, тем хуже выходит готовая фоточка. Как ни крути, но цифровой зум портит изображение. Даже «умные» нейросети сейчас не могут вытянуть качество снимков до уровня тех, которые создаются посредством оптического зума. Но последний в смартфонах не особо жалуют из-за габаритов и дороговизны телеобъективов, а также из-за необходимости делать смартфоны толще иначе не избежать выступающего модуля и ассоциации, что к «спинке» гаджета что-то приставили.
Цифровой зум используют тогда, когда нужно скомпоновать изображение, нет возможности приблизиться к объекту. Но такое увеличение имеет ограниченное применение — оно имеет смысл только тогда, когда создается фотография с небольшим увеличением. При большой кратности такого зума снимок словно распадается на пиксели.
Бесспорно, многократное приближение не предложит такой же чёткой картинки, как на исходном изображении, но зато позволяет рассмотреть детали, которые выпали бы из виду не увеличь вы картинку. Иногда это действительно нужно, даже в ущерб качеству.
Гибридный зум
Понятно, что при «хардверном» варианте вы получите более качественные фотографии с приближением по сравнению с программным способом. Но сегодня не редкость, когда в смартфонах предлагают «микс» обоих типов зума: оптического и цифрового. Маркетологи уже и название придумали такому способу — гибридный зум, который обеспечивает масштабирование с незначительной потерей качества. Это когда кадр немного увеличивают посредством оптического зума, а потом добавляют много цифрового. Это лучше, чем цифровой зум, но качество картинки далеко от совершенства.
Хотя алгоритмы и методы, которые использует каждый производитель могут отличаться, общая концепция универсальная и соответствует той, что описана выше. С учетом того, как технология гибридного зума развивается, есть вероятность, что в скором времени она может составить достойную альтернативу камере-перископу или телеобъективу.
К такому способу масштабирования Huawei начала прибегать в своих смартфонах еще в 2013 году. Сейчас же его исповедуют многие производители и помогают гибридному зуму нейронные блоки (NPU), которые сейчас входят в состав чипов. Например, такой зум есть в Vivo X50 Pro, где при помощи оптического зума можно увеличить снимок в 5 раз, а с добавлением цифрового, получаем приближение в 60-крат.
Можно также вспомнить 100-кратный зум в Samsung Galaxy S20 Ultra или 120-кратный в недавно анонсированном Xiaomi Mi 10 Ultra. Тут используется именно гибридный зум. Например, у флагмана Samsung оптический зум всего 4-кратный, а все остальное — дело «рук» софта.
Комбинированная система приближения используется в Oppo Reno4 Zoom. В систему камер входит объектив с фокусным расстоянием 130 мм, и он обеспечивает 2-кратный оптический зум, а большое значение 10х достигается за счет искусственной обработки изображения.
Учитывая то, что пользователи не всегда видят четкой границы между типами зума, производители нередко злоупотребляют этим, чтобы бравировать цифрами, умалчивая при этом о том способе увеличения, который используется. Так, в свое время рекламируя Oppo Reno 2 компания бравировала 20-кратным зумом, не уточняя какая технология тут была применена. А потом выяснилось, что это был цифровой 20-кратный зум. Но главная цель самой рекламы была достигнута. У неискушенного пользователя сложилось впечатление, что смартфон снимает с внушительным 20-кратным приближением.
Большинство экспертов сходятся во мнении, что на данный момент оптимальным является 2х, 3х кратный оптический зум и 10-кратный цифровой. Все остальное, когда подключается внушительный цифровой зум — баловство и гарантированный путь превратить снимок в мыльную кашу. Поэтому все эти 50х и тем более 100х лишь маркетинговый инструмент привлечь внимание, выделиться и показать «мы круче конкурентов».
Почему оптический зум в камере смартфона лучше цифрового
Для отдаления или приближения объектов на снимке в камерах смартфона используется цифровой или оптический зум. Простым языком, приближение объекта на фото. Последний встречается редко и только во флагманских моделях. Если в характеристиках смартфона упоминается оптический зум, это говорит о том, что перед нами топовый камерофон. Почему же оптический зум в камере смартфона лучше цифрового?
Как работает оптический зум в телефонах
Разберемся, как работает цифровой и оптический зум в современных смартфонах.
При использовании цифрового зума картинка обрабатывается программными средствами. Нужный участок снимка вырезается и увеличивается до его сохранения на устройстве. Увеличение в камере смартфона будет каким угодно — двукратным или четырехкратным, десятикратным. Бывает даже 16-кратным.
Проблема в том, что чем больше кратность увеличения снимка, тем больше будет цифровых шумов и ниже качество получившейся картинки.
А вот оптический зум работает иначе. Он отдаляет или приближает объект съемки, используя для этого систему линз в объективе. Называется такой – трансфокатором, или объективом переменного фокусного расстояния. В нем при увеличении линзы смещаются относительно друг-друга, что увеличивает или уменьшает фокусное расстояние.
Разрешение снимка при этом остается неизменным. Например, если в смартфоне используется 13-мегапиксельная камера, снимок в увеличенном виде будет иметь все то же разрешение. Таким образом при применении оптического зума фотография не теряет детализацию и остается качественной.
Каким бы ни был хорошим цифровой зум в смартфоне, он всегда будет уступать оптическому в качестве снимков.
В каких смартфонах есть оптический зум?
Почему оптическое масштабирование в смартфоне — большая редкость? Все дело в размерах устройства. Ведь в фотоаппаратах есть где развернуться, а в небольшом смартфоне камере отводится очень мало места. Для применения оптического зума нужно перемещать объектив на несколько миллиметров. Что, практически, невозможно в тонком корпусе.
Небольшие компании не могут себе позволить тратить средства на внедрение оптического зума в своих устройствах. Это под силу лишь крупным производителям. В начале 2019 года компания OPPO представила систему 10-кратного оптического зума с использованием перископообразного и двух дополнительных объективов. А в апреле 2019 года был представлен флагманский смартфон OPPO Reno 10x Zoom, камеры которого обеспечивают 10-кратный оптический зум.
Технология масштабирования, разработанная OPPO, заключается в том, что камеру разместили так, чтобы оптическая ось объектива проходила вдоль экрана. В результате, линзы могут перемещаться на некоторое расстояние. Таким образом, снимок получается качественным при отдалении или приближении объекта съемки.
Все смартфоны с поддержкой оптического зума, отсортированные по кратности увеличения:
Чем больше цифра кратности, тем больше оптическое увеличение картинки без потери качества. А еще в списке есть категория смартфонов без оптического увеличения. Часто это помогает решить споры, есть в смартфоне продвинутый зум, или нет.