Что такое оптический и цифровой зум на смартфоне?

Если бы кто-то из первых дней мобильных телефонов перешел к сегодняшнему дню, он мог бы быть сбит с толку тем, что одной из функций, которые нас больше всего волнуют в наших телефонах, являются камеры. 

Первые камеры телефонов были просто ужасны, но возможность всегда иметь при себе камеру, куда бы вы ни пошли, быстро сделала их чрезвычайно популярными. Таким образом, производители вкладывают огромные средства в разработку камер, и теперь у нас есть телефоны с камерами, которые могут составить конкуренцию профессиональным камерам за свои деньги. По крайней мере, при соответствующих условиях. 

Однако одна вещь, которой в настоящее время обладают относительно немногие камеры смартфонов, — это оптический зум. Однако со временем вы начнете видеть его в новых телефонах. А(Which) значит, самое время обсудить вопрос оптического и цифрового зума.

Что такое «зум»?

Вы, наверное, уже знаете, что такое зум камеры. По крайней мере, вы знаете, что он делает. «Масштабирование» — это функция, благодаря которой объект на фотографии, находящийся далеко, кажется близким. Эффект на фотографии состоит в том, чтобы по существу изменить ее кадр, заставив объект или человека заполнить большую часть пространства.

Существуют разные способы достижения этого эффекта, но в большинстве камер смартфонов используется метод, называемый цифровым зумом. Чтобы понять, чем оптический зум отличается от метода цифрового зума, который мы используем в настоящее время, нам сначала нужно объяснить цифровой зум, который в настоящее время используется в подавляющем большинстве телефонов.

Все делают это: цифровой зум

Цифровой(Digital) зум во многом аналогичен обрезке и изменению размера фотографии в таком приложении, как PhotoShop . Основное отличие состоит в том, что вы делаете это вживую, одновременно фотографируя или снимая видео. Так в чем же дело? Все упирается в пиксели. Вот(Which) откуда берется «цифровой» в цифровом зуме.

Когда вы увеличиваете цифровое изображение, оно становится более «пиксельным». Это потому, что у вас есть фиксированный запас пикселей. Единственный способ масштабирования — увеличить пиксели. Изображение становится более зернистым, дробным и в конечном итоге имеет низкое качество изображения.

Тогда это звучит как катастрофа для смартфонов, но производители смартфонов на протяжении многих лет разрабатывали различные приемы, чтобы сделать эффекты пикселизации на изображениях с цифровым увеличением менее проблематичным. Поскольку камеры на современных телефонах имеют датчики, способные захватывать гораздо больше пикселей, чем обычно требуется большинству людей. Таким образом, вы можете обрезать(crop) часть изображения с полным разрешением сенсора без потери качества. 

Это совершенно нормально, если вы хотите сделать снимок, подходящий для социальных сетей(social media) , но если вы хотите сделать снимок с полным разрешением вашей камеры, вы не сможете увеличить какую-либо его часть без потери деталей. 

Большинству людей, вероятно, не нужны огромные изображения с полным разрешением, которые в любом случае нельзя загрузить в FaceBook или InstaGram в их истинном качестве. Однако все больше и больше людей очень серьезно относятся к фотографии на смартфон. Это(Which) означает, что существует рынок для более премиальных решений. Именно(Which) здесь на сцену выходит оптический зум. 

Каламбур полностью задуман.

Изгиб света: оптический зум

Оптический зум — это просто метод увеличения, при котором для увеличения изображения используется свет. Он работает так же, как увеличительное стекло, преломляя свет через оптическую среду (линзу) для создания большего изображения.

В специальной камере, такой как DSLR (цифровая зеркальная камера с одним объективом), у вас есть большие узлы объектива, которые могут увеличивать масштаб, физически перемещая объектив вперед и назад. Это изменяет фокусное расстояние между объективом и датчиком камеры. Проецирование увеличенного изображения на весь сенсор.

Как вы, вероятно, можете сказать по тому, как это работает, это означает, что увеличенное изображение, проецируемое через объектив, покрывает весь датчик с полным разрешением в свете. Это означает, что увеличенное изображение содержит столько же деталей, сколько полное изображение на камере только с цифровым зумом. Это действительно увеличение изображения без потерь.

Оптический зум — это сложно(Zoom Is Hard) в смартфоне

Добиться оптического зума в смартфоне — дело нетривиальное. У вас не может быть огромного моторизованного объектива на задней панели телефона. Хотя на самом деле такая попытка была. Например, Samsung Galaxy S4 Zoom по сути был смартфоном с приклеенной сзади компактной цифровой камерой. Посмотри на это:

Ясно, что это не то, что вы можете просто положить в карман, поэтому этот подход так и не прижился. Вместо этого современные смартфоны просто прикрепляют кучу камер к задней панели наших телефонов. Каждая камера имеет разный диапазон фокусных расстояний, поэтому, сложив все камеры вместе, вы получите диапазон оптического увеличения.

Это не то же самое, что иметь, например, большой телеобъектив на зеркальной фотокамере(DSLR) . Это связано с тем, что вы можете перемещать фокусное расстояние телеобъектива, чтобы сфокусировать изображение на одном и том же датчике при разных уровнях увеличения. Проблема в том, что большинство многокамерных смартфонов имеют разные датчики для каждого объектива. Основная камера обычно имеет самый большой сенсор с наибольшим количеством пикселей. Широкоугольные и телеобъективы оснащены меньшими и более дешевыми датчиками.

Не отменяет ли это всей сути? Что ж(Well) , в некотором смысле это так, но установка с несколькими камерами по-прежнему предлагает лучший диапазон высококачественного увеличения на телефоне. Инженеры придумали способы комбинирования этих различных подходов, чтобы приблизить нечто большее, чем сумма его частей.

Лучшее из обоих миров: гибридный зум

Так называемые «гибридные» зум-системы используют оптические возможности бортовых камер наряду с цифровым зумом и так называемой «вычислительной фотографией».

Вычислительная(Computational) фотография относится к набору программных методов, использующих искусственный интеллект и другие причудливые математические методы для изменения и улучшения изображений, которые может снимать камера. Например, искусственный интеллект(artificial intelligence) может увеличивать разрешение изображения, «представляя», как оно будет выглядеть при более высоком разрешении. 

Это может звучать как волшебство, но на самом деле в большинстве случаев это работает очень хорошо. Подобные программные(Software) методы также могут помочь объединить различные изображения с бортовых камер, чтобы улучшить детализацию фотографии в верхней части диапазона оптического увеличения. Даже когда в дело вступает цифровой зум, все эти источники данных изображения и интеллектуальные программные алгоритмы могут создавать потрясающие изображения.

Должны ли вы заботиться об оптическом зуме(Optical Zoom) в смартфоне(A Smartphone) ?

Смартфоны высокого класса, такие как iPhone 12 , имеют хороший диапазон оптического увеличения. На самом деле это не «телефото», но, как правило, вы можете ожидать увеличения размера изображения от 2 до 2,5 раз без пикселизации. Это идеально подходит для типичных случаев использования, таких как фотографирование чего-то достаточно близкого, к чему вы не можете приблизиться физически.

Это, безусловно, приятная функция, но подавляющее большинство пользователей будут вполне довольны цифровым зумом. Особенно, когда он дополнен хорошей порцией искусственного интеллекта. Если телефоны начнут предлагать диапазоны оптического увеличения выше 2,5x при том же разрешении, что и основной датчик, пришло время сесть и обратить на это внимание. Однако на момент написания этой статьи эта функция не должна влиять на ваше решение о покупке.



About the author

Я старший инженер-программист и разработчик изображений и приложений для iPhone с более чем 10-летним опытом. Мои навыки работы с аппаратным и программным обеспечением делают меня идеально подходящим для любого проекта корпоративного или потребительского смартфона. У меня есть глубокое понимание того, как создавать высококачественные изображения и способность работать со всеми различными форматами изображений. Кроме того, я знаком с разработкой для Firefox и iOS.



Related posts