Яка різниця між цифровим і оптичним зумом?

| | 0 Comments| 12:56 AM
Categories:

Zoom, як і багато інших специфікацій камер, трохи складніший, ніж можна було б повірити в рекламних кампаніях. Виробники смартфонів, такі як Samsung, зараз можуть похвалитися 10x, 50x або навіть у 100 разів масштабування. Але чи це взагалі можливо? Давайте розглянемо відмінності між оптичним і цифровим зумом.

Що насправді означає масштабування?

Що таке масштабування і що означає 5x або 10x? З точки зору оптичної фізики, не так багато, тому що немає такого поняття, як зум.

Збільшення лінзи (наскільки лінза збільшує віддалені об’єкти) є функцією її фокусної відстані та результуючого поля зору. Об’єктив з більшою фокусною відстанню (відносно розміру датчика зображення) має менше поле зору. Завдяки цьому віддалені об’єкти здаються ближчими, ніж через лінзу з меншою фокусною відстанню.

Існує достатньо факторів, які впливають на те, що лінзи не продаються залежно від того, наскільки вони збільшують об’єкти; скоріше, вони продаються на основі їх фокусної відстані.

У маркетингу ширококутного об’єктива Huawei P40 Pro стверджується, що він має 0,6-кратний оптичний зум.

Зум, як ми його використовуємо зараз, це в основному маркетингова концепція, популяризована компактними камерами. Спочатку це було співвідношення між найкоротшою та найдовшою фокусними відстанями лінзи. Так, об’єктив 10-100 мм мав 10-кратне збільшення, а об’єктив 25-100 мм мав 4-кратний зум. Це означало, що об’єктив з 10-кратним зумом не обов’язково зробить речі в 10 разів більшими.

Однак виробники смартфонів використовують зум трохи інакше. 1-кратне збільшення широко прийнято як поле зору основної камери. Смартфони, такі як iPhone 11 Pro, додають ще ширший об’єктив і називають його 0,5-кратним зумом, а не скидають 1x до нового найширшого кута.

  Як перевірити, яка відеокарта (GPU) у вашому ПК

На відміну від компактних камер, це означає, що на різних смартфонах із 10-кратним збільшенням ви можете очікувати майже однакового збільшення.

Huawei P40 Pro також має об’єктив перископа з 5-кратним оптичним зумом.

Якщо ви хочете дізнатися більше, ви можете ознайомитися з цим матеріалом про те, як обчислюються характеристики масштабування. Все, що вам дійсно потрібно знати, це те, що масштабування залежить від основної фокусної відстані об’єктива та розміру датчика — і що він трохи не пов’язаний з реальністю.

Але яка різниця між оптичним і реальним зумом (я буду продовжувати використовувати це слово заради зручності, але насправді я маю на увазі «явне збільшення» або «вужче відносне поле зору»)?

Як працює оптичний зум

Оптичний зум – це коли фізичні властивості об’єктива дійсно збільшують віддалені об’єкти. Наприклад, телескоп – це весь оптичний зум. Якщо подивитися на місяць через один, він здається більшим. Немає втрати якості — об’єкти просто здаються ближчими.

Оптичний зум забезпечується від об’єктивів з великою фокусною відстанню, яка принаймні відповідає розміру датчика камери. Довгий телеоб’єктив для DSLR, як і ті, які ви бачите, як спортивні фотографи використовують під час ігор, має фокусну відстань від 500 до 1000 мм. Тому вони такі важкі.

На менших камерах фокусна відстань може бути меншою. Компактні камери можуть отримати чудовий оптичний зум із 100-мм об’єктивами. Вони все ще досить великі, але набагато менші, ніж телескопи, які використовуються на футбольних іграх.

У смартфонах виробники почали використовувати перископні об’єктиви для кращого оптичного збільшення. Вони змогли встановити 5-кратний зум-об’єктив (приблизно еквівалентне збільшення 100-мм об’єктива на DSLR, так добре) у свої флагманські телефони, не роблячи їх товщі. Це справді захоплюючий розвиток подій.

  Як натиснути кнопку «Додому» мишею на iPad

Однак до 5x ще далеко від 100x, тож як виробники досягають цього зі своїми претензіями?

Як працює цифровий зум

Як ми згадували раніше, масштабування — це туманне поняття. Цифровий зум повністю використовує цю нечіткість. По суті, цифровий зум — це просто обрізання фотографії, щоб об’єкти на ній виглядали більшими — додаткова інформація про зображення не фіксується.

Зробіть знімок нижче з iPhone Xs, наприклад. Цей телефон має 2-кратний оптичний зум, але 10-кратний цифровий. Збільшений знімок має помітно меншу роздільну здатність.

Це проблема з цифровим зумом. У той час як оптичний зум збільшує без втрати якості зображення, цифровий зменшує його. І чим більше ви наближаєте, тим гіршою стає якість зображення.

Підвищити!

Цифрове збільшення, однак, має певний момент. Оптичний зум дорогий, як з точки зору вартості виробництва, так і компромісів, необхідних для того, щоб додати його до смартфона. Об’єктиви для перископів – це відносно нова розробка (принаймні, для смартфонів), тому ще є над чим придумати.

Таким чином, виробники смартфонів використовують такі прийоми, щоб зробити цифровий зум кращим і мінімізувати втрату якості:

Використання сенсорів неймовірно високої роздільної здатності: Galaxy S20 від Samsung має телеоб’єктив на 64 Мп. Такий датчик з високою роздільною здатністю означає, що потрібно обрізати більше зображень, а отже, отримати більше цифрового зуму.
Об’єднання пікселів: Об’єднання кількох пікселів в один суперпіксель забезпечує кращу якість зображень із цифровим масштабуванням, а не просто обрізання.
ШІ та машинне навчання: вони дуже перспективні в області фотографії. Виробники камер змогли використовувати його для автоматичного підвищення якості зображень із цифровим збільшенням.

  Що таке розумний дім?

Проте високий рівень цифрового масштабування неможливий без оптичного зуму. Ці божевільні 50- та 100-кратне збільшення можливі лише тому, що вони є гібридом оптичного та цифрового зуму. Справжній оптичний об’єктив виконує частину важкої роботи, а цифрові методи забезпечують більш очевидне збільшення.

Samsung може бути накачуючи його цифри масштабування, але є справжні вдосконалення в технології об’єктивів, які лежать в основі шуму.

Використання максимального використання Zoom

Цікавим є поточний фокус на зумі камери в смартфонах. Однак у певний момент це просто стає безглуздим.

Об’єктив з 5-кратним або навіть 10-кратним оптичним збільшенням відкриває людям безліч цікавих варіантів зйомки. Він також робить спеціалізовані камери ще більшою нішею. За допомогою такого зуму ви можете фотографувати своїх дітей, які займаються спортом, дику природу у вашому саду та все інше, до чого ви не можете наблизитися.

Хоча цифровий зум автоматично не є поганою річчю (особливо якщо він не використовується надмірно), є деякі недоліки у надмірному масштабуванні. Звичайно, є втрата якості зображення, але також фотографувати стає важче.

При 20- або 30-кратному зумі (що приблизно еквівалентно 1000 мм на DSLR) ви повинні тримати телефон неймовірно нерухомо, щоб зробити гарний знімок. Найменший посмикування призведе до розмиття фотографії, і все, що ви намагаєтеся сфотографувати, виходить з кадру.

Це також передбачає, що ви знімаєте при хорошому освітленні. При слабкому освітленні вам знадобиться штатив для смартфона, щоб отримати щось схоже на різку фотографію.

Схоже, виробники смартфонів продовжать конкурувати з постійно зростаючими цифрами збільшення. Просто переконайтеся, що ви завжди перевіряєте, який основний оптичний зум — це те, що дійсно має значення.