Якщо ви захоплюєтеся фотографуванням на свій мобільний телефон, ви напевно бачили це в не одному технічному описі. "перископічний зум«або «перископічна камера» І ви залишилися вражені. Це не просто модний маркетинговий слоган: за ним криється значна зміна в тому, як смартфони збільшують зображення без величезної камери, прикріпленої до задньої панелі.
Всього за кілька років ми пройшли шлях від дискретного 2-кратне збільшення на мобільному пристрої для 5-кратного, 10-кратного та гібридного режимів до 100-кратного У деяких моделях високого класу це досягається при збереженні відносно тонкого профілю. Все це стало можливим завдяки поєднанню вдосконаленої оптики, призм, дзеркал, датчиків високої роздільної здатності та багато чого іншого. оброблено за допомогою штучного інтелекту.
Що таке перископний зум на мобільних телефонах і чим він відрізняється?
Коли ми говоримо про перископний зум на смартфоні, ми маємо на увазі вид телеоб'єктив який розташовує об'єктиви та сенсор перпендикулярно до вікна камери, використовуючи одну або декілька призм або дзеркал для відхилення світла на 90 градусів, імітуючи роботу перископа підводного човна.
У класичному телеоб'єктиві камери, Лінзи розташовані безпосередньо перед сенсором.займаючи значну глибину. Якби ми перенесли цей дизайн точно на сучасний мобільний телефон, задній модуль значно виступав би, а корпус телефону був би значно товщим, що важко прийняти в сучасному дизайні.
Перископічний підхід перевертає проблему з ніг на голову: Датчик і лінза розташовані вздовж шасі мобільного телефону.З одного боку, вікно, яке ви бачите ззовні, – це лише вхід світла. Безпосередньо за цим вікном знаходиться призма або дзеркало, яке повертає шлях світла на 90 градусів, щоб воно проходило через внутрішній тунель, перш ніж досягти датчика.
Завдяки цьому трюку інженери можуть використовувати фокусні відстані, еквівалентні 100 мм або навіть більше (порівняно з типовими ~50 мм для багатьох класичних мобільних телеоб'єктивів) без створення величезного «горба». Ця більша фокусна відстань дозволяє значно наблизитися до об'єкта зйомки, не покладаючись виключно на цифрове кадрування.
У багатьох проектах архітектура набуває форми L-подібний оптичний тунельде довга ділянка розташована паралельно площині телефону. Чим довша ця ділянка, тим більша відстань між об'єктивом і сенсором, а отже, тим більшого оптичного зуму можна досягти.
Як працює перископічний механізм крок за кроком
Щоб повністю зрозуміти, що знаходиться всередині мобільного телефону, уявіть собі його внутрішню частину як L-подібний тунель, який використовує ширину телефонуНа торці, зверненому назовні, є невелике віконце (зазвичай прямокутне), через яке світло потрапляє в модуль масштабування.
Це світло вперше потрапляє призма або система дзеркал, яка відхиляє його на 90 градусівЗвідти, замість того, щоб рухатися «всередину» телефону, світло рухається латерально всередину, слідуючи за цим довгим плечем перископа.
Уздовж цього маршруту розміщено кілька лінз, які відповідають за фокусувати, направляти та «збільшувати» зображення, перш ніж воно потрапить на сенсорУ деяких конструкціях деякі з цих елементів можна трохи перемістити, щоб налаштувати фокус або змінювати збільшення, як у традиційному зум-об'єктиві камери, але стиснуто в мобільній версії.
Важливо те, що ця внутрішня подорож довше, ніж товщина самого телефонуЦе ключ до досягнення справжнього телеоб'єктива без надмірного виступання модуля. Сенсор розташований у кінці тунелю, де він отримує збільшене зображення, готове до обробки.
Коли ви переміщуєте елемент керування масштабуванням у програмі камери, телефон може переміщувати певні групи лінз у модулі Або, в багатьох випадках, безпосередньо змінити сенсор (з основної камери на перископну камеру) та поєднати оптичний результат із цифровим кадруванням та алгоритмами штучного інтелекту для точного налаштування деталей.
Чому перископне збільшення стало поворотним моментом
Бум цієї технології стався у 2019 році з Huawei P30 Pro, один з перших мобільних телефонів, що популяризував перископний зум у великих масштабах. Ця модель пропонувала 5-кратний оптичний зум, що значно перевершував звичайний на той час 2-кратний зум, та 10-кратний гібридний режим, який був напрочуд високої якості для тієї епохи.
На практиці це означало, що користувач міг використовувати основну камеру наблизитися до об'єкта в п'ять разів без помітної втрати деталейПочинаючи з 5-кратного оптичного зуму, P30 Pro використовував гібрид кадрування та вдосконаленої обробки, щоб досягти 10-кратного, зберігаючи при цьому дуже пристойний результат.
Відтоді до них приєдналися інші виробники. Samsung вступив у гру з... Galaxy S20 Ultra, а потім Galaxy S21 Ultra, S22 Ultra та S23 Ultra, всі з перископічними телеоб’єктивами, здатними до високого збільшення, та гібридними режимами масштабування, що досягають 100x.
Також виділяються такі моделі Android, як наступні: Xiaomi Mi 10 високого класу, Mi 10 Ultra зі 120-кратним гібридним зумомRealme X3 SuperZoom та OPPO Reno 10x Zoom і Find X2 Pro, які використовували перископічний телеоб'єктив як головну перевагу своїх фотографічних можливостей.
Навіть Apple, зазвичай більш консервативна в цих змінах, прийняла цю систему в iPhone 15 Pro Max з 5-кратним перископічним телеоб'єктивом та цифровим зумом до 25-кратногоІнші бренди, такі як Honor, також обрали його в моделях, таких як Magic 5 Pro, закріпивши перископ як щось майже обов'язкове в преміальному висококласному діапазоні.
Переваги перископічних зум-об'єктивів порівняно з іншими телеоб'єктивами
Найбільша перевага цієї архітектури полягає в тому, що вона дозволяє досягнення великих фокусних відстаней без розбухання модуля камериРозмістивши датчик і лінзи збоку та спрямовуючи світло за допомогою призм або дзеркал, обмежений внутрішній простір телефону використовується на повну потужність.
У перекладі на повсякденний мову це стає справжній підхід до теми з дуже незначною втратою різкості...за умови, що ми залишаємося в межах діапазону оптичного зуму. На відміну від чистого цифрового зуму, тут збільшення досягається фізично за допомогою об'єктивів, а не шляхом «винаходження» пікселів за допомогою програмного забезпечення.
Ще однією важливою перевагою є універсальність. Всього в одному мобільному телефоні ви можете мати надширококутний об'єктив (0,5x), основна камера (1x), короткий телеоб'єктив (2x або 3x) та перископічний довгий телеоб'єктив (5x або більше)Це дозволяє переходити від дуже ширококутного планування до віддаленої деталі, не рухаючись з місця.
Виробники також використовують переваги великого оптичного діапазону, щоб ще більше переваг гібридного зумуПочинаючи з 5-кратного або 10-кратного перископного зуму, вони додають цифрове кадрування та штучний інтелект, досягаючи вражаючих цифр, таких як 50-кратне, 100-кратне або 120-кратне. Чим вищий зум, тим більша залежність від програмного забезпечення та нижча якість, але це все одно набагато краще, ніж використання лише цифрового зуму основної камери.
У портретній фотографії багато мобільних телефонів використовують еквівалентні фокусні відстані приблизно 85-135 мм для досягнення комфортного стиснення рис обличчя і привабливе розмиття фону. Тут 5-кратний перископічний об'єктив особливо корисний для отримання дуже крупних планів з добре виділеним фоном за умови гарного освітлення.
Якість зображення: оптичний, цифровий та гібридний зум
Щоб повністю зрозуміти, чому так багато говорять про перископ, важливо провести чітке розмежування. оптичний зум, цифровий зум та гібридний зумконцепції, які маркетинг поєднує з радістю.
El оптичний зум Це той самий старий метод: його досягають шляхом переміщення об'єктивів або зміни об'єктива, тому зображення потрапляє на сенсор вже збільшеним. Немає жодного кадрування чи інтерполяції пікселів, тому за інших рівних умов це те саме. Це найкращий варіант якості, зберігаючи різкість та дрібні деталі.
El цифровий зумНатомість, він обрізає центральну область зображення та розширює цей фрагмент за допомогою програмного забезпечення, заповнюючи інформацію, якої не існуєЧим більше ви використовуєте цей тип масштабування, тим більше з'являється шуму, артефактів та втрати деталей, особливо якщо ви потім хочете переглянути фотографію у більшому розмірі.
El гібридне масштабування Він поєднує в собі найкраще (і деякі з найгірших) з обох світів. По-перше, він розширює оптичний діапазон перископічного модуля Далі додається прогресивне кадрування разом із алгоритмами покращення на основі штучного інтелекту. Це дозволяє розширити охоплення, зберігаючи при цьому прийнятну якість протягом значної частини шляху.
На сучасному ринку високоякісного обладнання обробка даних та штучний інтелект настільки просунулися, що Помірний цифровий зум (до 2x-3x на основній камері, трохи більше на телеоб'єктиві) Це пропонує дуже корисні результати для соціальних мереж та невеликих екранів. Однак, коли ви хочете роздрукувати або переглянути фотографію зі 100% масштабом на моніторі, зрозуміло, яка частина діапазону є оптичною, а яка — виключно програмною.
Поведінка перископічного масштабування в реальних ситуаціях
У повсякденному використанні перископічний зум особливо добре проявляється в сценах, де потрібно велика відстань від об'єкта зйомки: дика природа, спорт, концерти, віддалена архітектура або деталі будівель, коли ви подорожуєте і не можете підійти ближче.
З хорошим 5-кратним оптичним зумом ви можете досягти високоякісні крупні плани з трибун стадіону або з іншого боку річкиУ найсучасніших мобільних телефонах деякі модулі досягають 10-кратного оптичного зуму, що відкриває ще більше можливостей для зйомки віддалених сцен без екстремального кадрування.
Звідти вступають у дію гібридні режими. У багатьох моделях високого класу Діапазон між 10x та 20x все ще цілком прийнятний.Особливо за гарного освітлення. Зі збільшенням понад 30-кратним якість починає помітно падати, але це все ще корисно для бачення або документування деталей, які в іншому випадку були б невидимими.
Тому в нічна вистава Перископічний зум має вирішальне значення якість сенсора, оптична стабілізація зображення (OIS) та програмне забезпечення для обробкиДва мобільні телефони з подібними характеристиками масштабування можуть працювати дуже по-різному, коли сонце заходить.
Безперервність Zoom: великий виклик сьогодення
У мобільній фотографії є важливий трюк: коли ви пересуваєтеся від 1x до 5x на інтерфейсі, ви насправді Немає жодної лінзи, яка б постійно змінювала свою фокусну відстань як у професійній камері з зумом.
За лаштунками відбувається те, що мобільний телефон... перемикання між різними фіксованими датчиками (надширококутний, основний, короткий телеоб'єктив, перископічний телеоб'єктив) та заповнення проміжних ділянок цифровим кадруванням та штучним інтелектом. Ось чому на деяких проміжних рівнях збільшення ви бачите стрибки в кольорі, контрастності або деталізації, які здаються дещо «магічними» у видошукачі.
Ці різкі зміни іноді призводять до того, що фотографія, зроблена із середнім рівнем масштабування, має нижчої якості, ніж інший, зроблений правильно в 1, 3 або 5 разівНавіть якщо ви теоретично «збільшуєте масштаб», телефон просто вибирає найефективніший датчик і розраховує витрати для інших.
Щоб вирішити цю проблему, кілька брендів працюють над системи безперервного оптичного масштабування для мобільних телефонівІдея полягає в тому, що один модуль може плавно змінювати свою фокусну відстань, зберігаючи різкість у всьому діапазоні, як професійний відеооб'єктив із зумом, але в надкомпактному форматі.
Sony вже експериментувала з чимось подібним у Xperia 1 IV з обмеженим радіусом дії, LG показала концепти кілька років тому, а нещодавно Tecno представила систему під назвою «Вільна форма континуального телеоб'єктива» що на папері дозволило б безперервне оптичне збільшення від 1x до 9x за допомогою так званих об'єктивів Альвареса.
Безперервний зум та нові перископи: що далі
The Лінзи Альвареса використовують дві поверхні вільної форми, які рухаються перпендикулярно до оптичної осі.Пересуваючи один об'єктив над іншим, можна змінювати силу зображення без фізичного подовження об'єктива, що дуже добре відповідає вимогам тонкого мобільного телефону.
Такий тип конструкції дозволить один модуль, здатний охоплювати широкий діапазон масштабуванняЦе дозволяє уникнути перескоків між різними камерами та покращує безперервність кольору, експозиції та деталізації. За умови правильної реалізації це буде значним покращенням порівняно з сучасними системами з фіксованим кроком.
Крім того, Tecno продемонструвала ще один телеперископічний концепт під назвою "Дводзеркальний телеоб'єктив"зосереджений на зменшенні об'єму. Замість однієї призми, яка відхиляє світло на 90 градусів, ця система змушує світло кілька разів відбиватися від кількох внутрішніх дзеркал, ще більше згинаючи шлях усередині модуля.
Згідно з брендом, цей коаксіальний оптичний пристрій міг би зменшити об'єм модуля на 50% та його зовнішню висоту приблизно на 10%.Це дуже приваблива функція, якщо нам потрібні тонкі телефони з потужними телеоб'єктивами. Недоліком є те, що центральне перекриття дзеркальної системи змінює форму розмиття фону.
Замість класичного круглого боке, розмиття має тенденцію прийняти форму «пончика» або кільцяВиробник продає це як цікавий художній ефект, але насправді це неминучий наслідок розташування дзеркал.
Інші типи зуму та як встановлюється перископ
Коли йдеться про перископічний зум, неминуче порівнювати його з Інші типи зуму, що зустрічаються в мобільних телефонах: класичний оптичний, цифровий та гібриднийякі співіснують майже у всіх сучасних моделях.
Цифровий зум першим з'явився на смартфонах і просто віртуально збільшує зображення за допомогою кадрування та інтерполяціїЧим більше ми це форсуємо, тим далі відходимо від реальної сцени: вигадані деталі, погано окреслені краї та, загалом, зображення нижчої якості.
El традиційний оптичний зум Це залежить від фокусної відстані та можливості фізично змінювати цю відстань за допомогою об'єктивів. Якщо ми збільшимо фокусну відстань, ми отримаємо реалістичне збільшення без втрати деталей. Отримані фотографії зберігають свою власну роздільну здатність та більш природну текстуру.
El гібридний зум виникає внаслідок поєднання обохВсе починається з оптичної бази (або звичайного телеоб'єктива, або перископічного об'єктива) та спирається на цифрове кадрування та штучний інтелект, щоб піти трохи далі, не руйнуючи зображення так швидко, як це зробив би чисто цифровий об'єктив із 1-кратним збільшенням.
У цьому контексті перископ має вирішальне значення, оскільки Це значно покращує оптичну відправну точку.Якщо ми почнемо з реального 5-кратного або 10-кратного збільшення, додатковий цифровий зум, який потрібно застосувати для досягнення 20-кратного або 30-кратного, буде набагато меншим, і тому кінцева якість менше страждає.
Мобільні телефони з перископічним зумом та стандартними діапазонами
Сьогодні більшість Мобільні телефони з перископічним зумом належать до високого та преміального діапазону.Це стосується як Android, так і iOS. Реалізація цієї архітектури залишається дорогою та складною порівняно з класичним 2-кратним або 3-кратним телеконвертером.
З боку Apple найяскравішим прикладом є iPhone 15 Pro Max, оснащений 5-кратним перископічним телеоб'єктивом доповнено 25-кратним цифровим зумом. Решта моделей бренду мають коротші телеоб'єктиви без такої системи.
В Android Samsung витратив кілька поколінь на вдосконалення своїх перископних модулів у серії Galaxy S Ultra: Galaxy S20 Ultra проклав шлях, за ним послідували S21 Ultra та S23 Ultra., з величезним гібридним діапазоном збільшення до 100x від потужного оптичного телеоб'єктива.
Незважаючи на комерційні проблеми, Huawei залишається еталоном зі своїми високоякісні серії P та Mate...в якому перископічний зум відіграв ключову роль з часів P30 Pro. Xiaomi випустила агресивні пропозиції, такі як Мій 10 Ultra з вражаючим 120-кратним гібридним зумом, що підкріплюється надійною правовою процедурою.
Інші марки, як Realme та OPPO зробили рішучий крок у напрямку розвитку Periscope. з такими моделями, як realme X3 SuperZoom, OPPO Reno 10x Zoom або Find X2 Pro, які використали цю технологію як відмінний елемент у своєму каталозі.
Застосування перископного зуму у фотографії та відео
У повсякденній фотографії перископічний зум стане в пригоді, коли потрібно. фіксувати віддалені деталі без фізичного рухуВін ідеально підходить для птахів, диких тварин, об'єктів на сцені, гравців у грі або архітектурних елементів, які знаходяться поза вашою досяжністю.
Для портретів 2-кратне або 3-кратне збільшення вже чудово підходить, але 5-кратне може запропонувати... дуже щільні, виразні кадри з дуже стиснутим фономУ поєднанні з портретним режимом та імітацією діафрагми ви можете отримати вигляд, дуже близький до того, що знімає спеціалізована телеоб'єктивна камера, завжди пам'ятаючи, що сенсор мобільного телефону менший.
У відео перископи починають набувати популярності. Поєднання Оптична стабілізація зображення (OIS) та електронна стабілізація зображення (EIS) Це дозволяє записувати кліпи з великим зумом без нестерпного тремтіння, хоча підтримувати однорідну якість у всьому діапазоні все ще складніше, ніж під час фотозйомки.
Світ професійного відео вимагає, окрім якості, Плавні переходи між масштабуваннями без стрибків експозиції чи різких змін фокусаВпровадження чогось на кшталт «парфокального зуму» (який не втрачає фокус під час масштабування) у крихітний модуль смартфона є одним із найбільших викликів технологій безперервного масштабування.
Тим часом більшість виробників дедалі більше вдосконалюють свої алгоритми, щоб під час переходу від 1-кратного до 5-кратного або 10-кратного збільшення відео зміни кольору, різкості та шуму були мінімізовані. бути якомога непомітнішим для звичайного користувача.
Забігаючи вперед, все говорить про те, що перископне збільшення буде продовжено найкраще рішення для використання телеоб'єктивів з великим радіусом дії в тонких мобільних телефонахЗ появою безперервних конструкцій, спеціальних об'єктивів та ще компактніших складних модулів, кожне нове покоління ще більше зменшує розрив між смартфонами та традиційними камерами, роблячи зйомку за допомогою мобільного телефону простішим та, перш за все, якіснішим, ніж будь-коли раніше.
