Масштабирование, как и многие другие характеристики камеры, немного сложнее, чем можно представить в рекламных кампаниях. Производители смартфонов, такие как Samsung, теперь могут похвастаться 10x, 50x или даже в 100 раз увеличить. 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, немного, потому что зума не существует.
Увеличение линзы (насколько линза увеличивает удаленные объекты) зависит от ее фокусное расстояние и результирующее поле зрения. Объектив с большим фокусным расстоянием ( относительно размера датчика изображения ) имеет меньшее поле зрения. Это заставляет далекие объекты казаться ближе, чем через объектив с более коротким фокусным расстоянием.
Существует достаточно факторов, позволяющих не продавать линзы 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.
Если вы хотите узнать больше, вы можете проверить эта статья о том, как рассчитываются характеристики масштабирования . Однако все, что вам действительно нужно знать, это то, что масштабирование зависит от основного фокусного расстояния объектива и размера сенсора, а также от того, что он немного не соответствует 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 зеркальных фотокамер, 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 в свои флагманские телефоны объективы с 5-кратным увеличением (примерно эквивалент увеличения 100-миллиметрового объектива на цифровой зеркальной фотокамере), не утолщая их. 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.
В этом 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:
- Использование сенсоров невероятно высокого разрешения : Samsung Galaxy S20 оснащен телеобъективом на 64 МП. Такой датчик с высоким разрешением означает, что нужно обрезать больше изображения и, следовательно, иметь больший цифровой зум.
- Объединение пикселей : Объединение нескольких пикселей в один суперпиксель обеспечивает лучшее качество изображений с цифровым увеличением, а не только последующую обрезку.
- ИИ и машинное обучение : Эти показывая много обещаний в области фотографии. Производители фотоаппаратов могут использовать его для автоматического повышения качества изображений с цифровым увеличением.
Однако высокие уровни цифрового увеличения невозможны без оптического увеличения. Эти сумасшедшие 50- и 100-кратные зумы возможны только потому, что представляют собой гибрид оптического и цифрового зума. Настоящий оптический объектив выполняет часть тяжелой работы, в то время как цифровые методы обеспечивают более заметный зум.
Samsung может быть накачивание его чисел увеличения , но есть реальные улучшения в технологии линз, лежащие в основе некоторой шумихи.
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 не является автоматически плохим (особенно когда им не злоупотребляют), у слишком большого увеличения есть некоторые недостатки. Конечно, ухудшается качество изображения, но фотографии становится все труднее делать.
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 размытию фотографии, 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 смартфона, чтобы получить что-то, напоминающее резкую фотографию.
Похоже, производители смартфонов будут продолжать конкурировать с постоянно увеличивающимися цифрами масштабирования. Просто убедитесь, что вы всегда проверяете, что такое основной оптический зум - это то, что действительно важно.
