Что такое диапазон оптического зума
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
Оптический и цифровой зум: что нужно знать
Некоторые функции камеры стоят того, чтобы их оплачивать, в то время как другие, кажется, существуют исключительно для того, чтобы печатать большие цифры на коробке, чтобы повлиять на наивных покупателей. Когда дело доходит до зума — будь то смартфон или камера — один тип зума действительно полезен, тогда как другой лишь искусственно раздувает список функций камеры.
Оптическое и цифровое увеличение — два совершенно разных способа сделать фотографию ближе, не двигая ногами. Оптическое увеличение — единственное действительно стоящее увеличение — означает, что камера может увеличивать изображение с использованием физических деталей объектива, в то время как цифровое увеличение означает, что камера использует программное обеспечение для «увеличения».
Теперь, когда камера вашего смартфона может похвастаться любым типом, понимание различий между оптическим и цифровым зумом может помочь вам решить, какое устройство купить, а также определить, как снимать с имеющимся у вас оборудованием.
Что такое оптический зум?
Крупный план луны, снятый с помощью 125-кратного оптического зума на Nikon P1000.
Оптический зум создается путем перемещения физического стекла в объективе. В зависимости от расположения стеклянных элементов объектив захватывает широкий угол или приближает удаленные объекты.
Сам объектив увеличивает изображение, но оптическое увеличение не влияет на разрешение фотографии — все пиксели на сенсоре по-прежнему используются.
Число в миллиметре на объективе указывает фокусное расстояние, и чем больше фокусное расстояние, тем больше «увеличенный» объектив. Например, 24 мм — это широкоугольный объектив, а 300 мм — это телефото.
Оценка X на устройстве, например 3x, 10x или 83x, указывает множитель увеличения, но не фактический диапазон фокусного расстояния. Например, объектив с 3-кратным зумом может сделать снимок, который в 3 раза дальше, чем его самый широкий угол, но он не говорит вам, что это за самый широкий угол.
Что такое цифровой зум?
Цифровой зум не использует физические элементы объектива, чтобы получить более близкий снимок. Вместо этого программное обеспечение «масштабирует» в электронном виде. Вопреки тому, во что бы вы не поверили в CSI, вы не можете добавить разрешение фотографии с помощью волшебной функции увеличения и увеличения. По сути, цифровой зум ничем не отличается от того, если вы обрезали фотографию в посте.
Поскольку обрезанное изображение выбрасывает пиксели, цифровой зум снижает разрешение и качество изображения. Изображения начинают становиться менее детализированными, менее резкими, более пикселизированными и более шумными, когда вы начинаете использовать цифровой зум.
Цифровой зум на самом деле не является функцией, которую следует рассматривать в качестве бонуса для любой камеры или смартфона, потому что вы можете сделать то же самое, открыв фотографию в приложении для редактирования и подрезав ее ближе.
Что такое гибридный зум?
Некоторые производители приводят спецификации гибридного зума — это просто совместное использование оптического и цифрового зума. Если вы используете 10-кратное оптическое увеличение и смешиваете его с 2-кратным цифровым увеличением или кадрированием, вы получаете 20-кратное гибридное увеличение. Хотя 20-кратный гибридный зум лучше, чем 20-кратный цифровой зум, качество изображения все еще ухудшается с цифровой частью этого оптико-цифрового микса.
Как масштабируется ваш телефон
Смартфоны не имеют много места для объективов, оснащенных оптическим зумом, но некоторые производители нашли способы по-прежнему встраивать оптический зум в смартфон или даже компенсировать это с помощью программного обеспечения.
Всего несколько лет назад смартфоны имели только цифровой зум. В сочетании с крошечным сенсором, увеличение с телефона быстро превратилось в пиксельный беспорядок. Некоторые устройства теперь включают в себя несколько объективов, покрывающих разные фокусные расстояния, в то время как такие компании, как Google, использовали вычислительные алгоритмы, чтобы компенсировать физическое оборудование, которое не может поместиться в телефоне.
Однако использование нескольких объективов не является истинным увеличением. Вместо этого это похоже на замену в разных простых объективах на DSLR. Чтобы имитировать внешний вид зум-объектива, телефоны используют цифровой зум для перехода от одного объектива к другому таким образом, который в большинстве случаев невидим для пользователя. Это означает, что на этих промежуточных этапах теряется некоторое качество. Для поддержания высокого качества всегда выбирайте объектив вручную.
Однако компания Huawei нашла способ обойти эти ограничения по размеру, добавив в P30 Pro объектив с 5-кратным зумом. Как? Объектив на самом деле ориентирован не так, как смартфон, а не по ширине. В этой сложенной оптике используется зеркало, так что, несмотря на неправильную работу объектива, вы все равно указываете на заднюю часть смартфона, чтобы сделать снимок.
И точно так же, как смартфоны использовали вычислительную мощность, чтобы восполнить недостаток размытия фона, вычислительная мощность устройства также может помочь восполнить недостаток масштабирования. Масштабирование Super Res от Google является технически цифровым зумом, но он захватывает результат, который намного ближе к 2-кратному оптическому увеличению, чем к 2-кратному цифровому увеличению.
Как? Функция, представленная в моделях Google Pixel 3, захватывает несколько фотографий вместо одной фотографии и соединяет их вместе. Это увеличивает разрешение, поэтому потеря детализации при увеличении менее заметна. Съемка нескольких фотографий не идеальна для движущихся объектов, но создает цифровой зум, который на самом деле не выглядит ужасно.
Увеличение в будущее
Когда дело доходит до специальных камер, не обманывайте себя грандиозными заявлениями о цифровом увеличении. Придерживайтесь оптического зума.
Это другая история с телефонами. Здесь цифровой зум часто неизбежен, учитывая ограничения по размеру устройства. Это заставило компании изобретать новые идеи, чтобы обойти обычные ограничения цифрового зума, технологии, которые будут только улучшаться в будущем.
Искусственный интеллект также используется для улучшения масштабирования изображения, что также может привести к улучшению цифрового увеличения в будущем. На данный момент, однако, есть только один настоящий тип увеличения, который стоит заплатить, и это оптический.
Оптический и цифровой зум: чем они отличаются?
В современных смартфонах и фотоаппаратах зум может быть двух типов, и они кардинально отличаются между собой. Рассказываем, чем именно.
Если в описании смартфона или фотоаппарата вы видите, скажем, строку «10-кратный зум», не спешите радоваться. Может получиться так, что этот зум — цифровой, и при его максимальном значении качество получается отвратительным. С оптическим все иначе: разница в качестве картинки будет практически незаметна при любом значении. Так что не помешает знать, чем отличаются эти два варианта.
Что такое оптический зум?
Фотоаппарат с оптическим увеличением «приближает» изображение перед его захватом. Это происходит путем физического перемещения линз внутри объектива камеры относительно друг друга. У некоторых фотоаппаратов объектив при использовании функции в буквальном смысле выезжает вперед. Так вы условно «приближаетесь» к объекту, который хотите заснять. Линзы увеличивают изображение объекта и позволяют заснять его без потери качества.
Чтобы уяснить себе разницу между двумя типами приближения, надо запомнить две принципиальных пункта об оптическом типе:
Что такое цифровой зум?
Камера с цифровым типом приближения снимает изображение с того отдаления, на котором вы находитесь физически. А потом увеличивает определенную его часть, которую вы хотели бы снять поближе, при помощи программного обеспечения. Кусочек картинки в буквальном смысле вырезается и растягивается до максимального количества мегапикселей, которое имеет сенсор вашей камеры. Фотоаппараты с высоким разрешением могут увеличивать изображение с минимальной потерей качества, но большинство любительских уже при значениях 5х (пятикратный зум) превращают картинку в набор заметных пикселей.
Отличие программного зума от «оптики», таким образом, следующее:
Какой зум лучше: цифровой или оптический?
Разберемся, какой вид приближения дает лучшее качество снимка. Если вам хоть раз приходилось программно увеличивать картинки, нам кажется, вы уже догадались. Но все-таки объясним. При цифровом приближении обрезается часть изображения, а затем увеличивается до разрешения, с которым снимает ваша фототехника (например, 4000 x 3000, если у ваc аппарат c датчиком на 13 Мп). Понятное дело, что из-за этого качество снимка снижается по сравнению с исходным — пиксели растягиваются, картинка размывается.
А вот между оптическим зумом и разрешением фотографии нет никакой связи. «Оптика» увеличивает объект съемки до определенного размера, как если бы вы навели на него лупу. А фотоаппарат снимает «изображение под лупой». Таким образом, у вас получается снимок увеличенного объекта с максимальным разрешением (тем же 4000 x 3000).
Так что «хардверный» вариант, разумеется, дает намного более качественные снимки по сравнению с программным. Современные смартфоны часто имеют оба типа зума — правда, при оптическом линзы остаются неподвижными, но используются разные типы объективов. Например, недавно представленный vivo X50 Pro (мы его уже тестировали) умеет 5-кратный оптический зум, а с добавлением оптического может «приближать» объекты в 60 раз!
Если зума нет, а хочется.
Цифровое приближение применяется в большинстве компактных бытовых фотокамер, а также в ручных видеокамерах, «глазках» видеонаблюдения и большинстве смартфонов. Что же делать, если хочется делать красивые снимки на телефон, а на профессиональную технику бюджета нет? Посоветуем пару штуковин, которые добавляют «оптику» к камере обычного мобильника.
Внешние объективы для смартфона
Они надеваются как прищепка на корпус смартфона. Таким образом, вы можете использовать и преимущества «оптики», и цифровое увеличение телефона, чтобы в комбинации получить вполне себе четкий снимок. На рынке представлен большой ассортимент таких аксессуаров с разной степенью приближения. Их цена варьируется в районе 500-1500 рублей. Выгоднее покупать комплекты типа такого.
Более продвинутый, но менее мобильный вариант, позволяющий снимать на смартфон четкие видео с приближением — монокуляр с треногой. Тренога устанавливается в нужном месте, к конструкции клипсой крепится смартфон так, чтобы глазок фотообъектива «смотрел» в монокуляр. И все — можно выкручивать «оптику», приближая объект съемки.
Итого: не ведитесь на уловки, не гонитесь за максимально большим зумом. Скорее всего, он будет цифровым, и использовать большие значения вы не сможете. А вот оптический зум — реальный помощник фотографа.
Вот еще несколько интересных материалов на тему фотосъемки:
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.