Оптический зум на смартфонах: что это на самом деле?
Сейчас в контексте 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
В чем недостаток цифрового зума
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
Почему оптический зум в камере смартфона лучше цифрового
Для отдаления или приближения объектов на снимке в камерах смартфона используется цифровой или оптический зум. Простым языком, приближение объекта на фото. Последний встречается редко и только во флагманских моделях. Если в характеристиках смартфона упоминается оптический зум, это говорит о том, что перед нами топовый камерофон. Почему же оптический зум в камере смартфона лучше цифрового?
Как работает оптический зум в телефонах
Разберемся, как работает цифровой и оптический зум в современных смартфонах.
При использовании цифрового зума картинка обрабатывается программными средствами. Нужный участок снимка вырезается и увеличивается до его сохранения на устройстве. Увеличение в камере смартфона будет каким угодно — двукратным или четырехкратным, десятикратным. Бывает даже 16-кратным.
Проблема в том, что чем больше кратность увеличения снимка, тем больше будет цифровых шумов и ниже качество получившейся картинки.
А вот оптический зум работает иначе. Он отдаляет или приближает объект съемки, используя для этого систему линз в объективе. Называется такой – трансфокатором, или объективом переменного фокусного расстояния. В нем при увеличении линзы смещаются относительно друг-друга, что увеличивает или уменьшает фокусное расстояние.
Разрешение снимка при этом остается неизменным. Например, если в смартфоне используется 13-мегапиксельная камера, снимок в увеличенном виде будет иметь все то же разрешение. Таким образом при применении оптического зума фотография не теряет детализацию и остается качественной.
Каким бы ни был хорошим цифровой зум в смартфоне, он всегда будет уступать оптическому в качестве снимков.
В каких смартфонах есть оптический зум?
Почему оптическое масштабирование в смартфоне — большая редкость? Все дело в размерах устройства. Ведь в фотоаппаратах есть где развернуться, а в небольшом смартфоне камере отводится очень мало места. Для применения оптического зума нужно перемещать объектив на несколько миллиметров. Что, практически, невозможно в тонком корпусе.
Небольшие компании не могут себе позволить тратить средства на внедрение оптического зума в своих устройствах. Это под силу лишь крупным производителям. В начале 2019 года компания OPPO представила систему 10-кратного оптического зума с использованием перископообразного и двух дополнительных объективов. А в апреле 2019 года был представлен флагманский смартфон OPPO Reno 10x Zoom, камеры которого обеспечивают 10-кратный оптический зум.
Технология масштабирования, разработанная OPPO, заключается в том, что камеру разместили так, чтобы оптическая ось объектива проходила вдоль экрана. В результате, линзы могут перемещаться на некоторое расстояние. Таким образом, снимок получается качественным при отдалении или приближении объекта съемки.
Все смартфоны с поддержкой оптического зума, отсортированные по кратности увеличения:
Чем больше цифра кратности, тем больше оптическое увеличение картинки без потери качества. А еще в списке есть категория смартфонов без оптического увеличения. Часто это помогает решить споры, есть в смартфоне продвинутый зум, или нет.
Смартфоны с оптическим зумом
У современных смартфонов количество и тип устанавливаемых камер зависит от класса и цены смартфона. В самые дешёвые модели ставят только стандартную широкоугольную камеру не самого высокого качества (и иногда дополнительный датчик для цифрового размытия фона). В смартфонах среднего класса есть основная камера на 50-100 Мп, сверхширокоугольная камера (чаще всего без автофокуса) и иногда макрокамера. А для флагманов стандартным набором будет основная камера, сверхширокоугольная и телеобъектив, обеспечивающий оптический зум, чаще всего трёх- или пятикратный.
В современных смартфонах можно встретить и оптический, и гибридный (цифровой) зум / Фото: gsmarena.com
Если вам нужен сильный зум в смартфоне, придётся раскошелится и купить гаджет подороже. В этом тексте расскажем о лучших смартфонах с оптическим зумом и посмотрим, насколько хорошо они снимают на телеобъектив.
iPhone 14 Pro
Традиционно, в смартфонах Apple последних поколений оптический зум есть в моделях с буквами «Pro» в названии. Для актуального 14 поколения это iPhone 14 Pro и iPhone 14 Pro Max. Зум в них трёхкратный, отвечает за него 12 Мп камера с эквивалентным фокусным расстоянием 77 м. Диафрагма этой камеры f/2.8, есть фазовый автофокус и оптическая стабилизация
Характеристики камеры (светосила, фокусное расстояние и размер матрицы) остались теми же, что и в iPhone 13 Pro. Но если сделать тестовые снимки в одинаковых условиях, на новый iPhone они получаются заметно лучше. Видимо, благодарить за это стоит новую технологию Apple под названием Photonic Engine.
Примеры съёмки с оптическим зумом на iPhone 13 Pro (слева) и iPhone 14 Pro (справа) / Фото: lux.camera
В целом, у Apple получилась очень хорошая камера, и их актуальные смартфоны способны снимать с оптическим зумом и получать качественные снимки и днём, и в темноте.
Пример дневной и ночной съёмки на 77-мм камеру iPhone 14 Pro / Фото: lux.camera
Если открыть камеру iPhone 14 Pro, то в ней есть кнопки как для двукратного, так и для трёхкратного зума. «Настоящий» оптический зум здесь только 3х, а двукратный зум цифровой и получается кадрированием снимка с основной 48 Мп камеры смартфона.
Кнопка «3» отвечает за оптический зум, «2» — за цифровой / Фото: kenrockwell.com
Google Pixel 7 Pro
В свежем Google Pixel 7 Pro установлена камера с эквивалентным фокусным расстоянием 120 мм и диафрагмой f/3.5, так что смартфон от Google способен снимать с пятикратным оптическим зумом. Любопытно, что несмотря на 48 Мп матрицу, снимки (в том числе в RAW) получаются только в разрешении 12,5 Мп. «Лишние» мегапиксели матриц используются для дальнейшего приближения фото: помимо «честного» 5х оптического увеличения доступно цифровое увеличение в 15 и в 30 раз.
Возможности оптического зума в Google Pixel 7 Pro: снимок на основную и на длиннофокусную камеры / Фото: technuovo.com
Несмотря на наличие оптического стабилизатора, Google Pixel 7 Pro не всегда хорошо справляется с ночной съёмкой на длиннофокусную камеру: всё же, 120 мм — это довольно много.
Не самый удачный снимок для топового смартфона / Фото: cnet.com
Тем не менее, в хороших условиях зум-камера Google Pixel снимает очень хорошо — картинка резкая по всему полю, детализация хорошая, а перешарпа (характерного для многих смартфонов) тут нет. Ниже пример дневной съёмки на Google Pixel 7 Pro с пятикратным оптическим зумом, а полноразмерное фото скачать и посмотреть можно по ссылке.
Надписи читаются, провода чёткие, перешарпа или смаза не видно / Фото: photographyblog.com
Samsung Galaxy S23, Galaxy S23+ и Galaxy S23 Ultra
Оптический зум есть во всех актуальных моделях флагманов Samsung. В более младших (если так можно выразиться о флагманах) Samsung Galaxy S23 и Galaxy S23+ установлена 10 Мп камера с трёхкратным зумом (эквивалентное фокусное расстояние 70 мм), диафрагмой f/2.4, фазовым автофокусом и оптической стабилизацией.
А вот в суперфлагмане Galaxy S23 Ultra, помимо трёхкратного, есть ещё и десятикратный оптический зум: ещё одна камера на 10 Мп с эквивалентным фокусным расстоянием целых 230 мм. Стабилизация и автофокус на месте, но светосила у этой камеры на пару ступеней ниже, f/4.9.
Снимки, сделанные с одной точки на Galaxy S23 Ultra: основная камера, 3х оптический зум, 10х оптический зум / Фото: gsmarena.com
Давайте посмотрим на снимки поближе. Трёхкратный оптический зум (оригинал фото можно скачать здесь). Резкость хорошая в центре, и по углам изображения, при этом сильного перешарпа не видно. Снимок сделан днём на ISO 50, несмотря на это в тенях при 100% увеличении заметны шумы. Но если не вглядываться, качества хватит и для рассматривания на экране смартфона, и на мониторе, и даже для печати формата А3.
Удивительно, но на снимке не видно ни агрессивного шумодава, ни чрезмерного повышения резкости / Фото: gsmarena.com
Теперь посмотрим на камеру с десятикратным зумом (оригинал можно скачать и рассмотреть здесь). Резкость похуже, шумов побольше. Тем не менее, многие более дешёвые смартфоны даже на основную камеру снимают хуже.
С Galaxy S23 Ultra надписи на часах можно рассмотреть без бинокля / Фото: gsmarena.com
Теперь посмотрим на ночные кадры. Их качество зависит от того, какой режим используется при съёмке: если принудительно включить ночной режим, как ни странно, шумов будет больше, но и деталей тоже. Если же снимать в автоматическом режиме, картинка будет довольно гладкой, но детализация потеряется вместе с шумами. Стоит отметить, что стабилизатор на 3х зуме работает хорошо: чёткие кадры без смаза можно получить на ⅛ секунды.
Ночной кадр на Samsung Galaxy S23 Ultra, 3х оптический зум. При съёмке в автоматическом режиме (слева) кирпичи исчезли / Фото: gsmarena.com
Камера с 10х зумом в темноте работает ещё хуже, сказывается более низкая светосила f/4.9. Здесь выбор режима на итоговую картинку почти не влияет, но снятое в ночном режиме фото выглядит чуть лучше.
ISO 2500, 230 мм эквивалентного фокусного расстояния и всего 1/33 секунды — стабилизатор и здесь справился хорошо / Фото: gsmarena.com
А теперь об одной неприятной особенности, которая есть у ночной съемки на Samsung Galaxy S23 Ultra: если вокруг очень темно, смартфон при попытке сделать снимок с 10х зумом может самостоятельно включить более светосильную камеру с трёхкратным зумом, и увеличить фото до 10х с помощью цифрового зума. Фотографии при этом получаются откровенно плохие.
Опознать фото с «ложным» десятикратным зумом можно по ужасному качеству и метадате: в ней будет диафрагма 2.4 вместо 4.9 / Фото: gsmarena.com
Xiaomi 13 Ultra
У флагманского смартфона Xiaomi 13 Ultra для оптического зума тоже используются целых две камеры (обе — с оптикой Leica), но соотношение фокусных расстояний тут другое. Первая, как и у Samsung, отвечает за трёхкратный зум (ЭФР 75 мм). Для телевика камера довольно светосильная, с диафрагмой f/1.8. Вторая камера с ЭФР 120 мм и светосилой f/3,0 даёт пятикратное оптическое увеличение. Обе зум-камеры используют одинаковый сенсор Sony с разрешением 50 Мп.
Для Xiaomi 13 Ultra можно приобрести специальный комплект Camera Kit, в который входит рукоятка для удобного удержания при съёмке с кнопкой спуска и рычажком зума, защитная крышка камеры и кольцо-адаптер для установки стандартных 67-мм светофильтров / mmorpg.com
При дневном свете камеры снимают отлично. Цветопередача и ДД практически не меняются при переключении между основной и зум-камерами. Шума на дневных снимках нет, даже если рассматривать тени при 100% увеличении.
Фото на Xiaomi 13 Ultra: основная камера, 3х зум (ЭФР 75 мм), 5х зум (120 мм) / Фото: gsmarena.com
Ночная съёмка с зумом тоже возможна. Оптическая стабилизация позволяет использовать довольно длинные выдержки даже при съёмке на камеру с ЭФР 120 мм. На небольшом экране смартфона снимки выглядят хорошо, шумов и пятен н видно. А вот на большом мониторе заметно, что шумодав довольно агрессивный и детализация заметно ниже, чем на дневных снимках.
Слева — фото с 3х зумом, выдержка 1/12 секунды. Справа — 5х зум, 1/17 секунды / Фото: gsmarena.com
Ещё трёхкратный зум-объектив используется для съёмки портретов — по умолчанию в портретном режиме смартфон выберет именно его. При этом у снимков будет не только программно размытый фон, но и более «портретная» перспектива. А для съёмки крупных портретов на телефон не придётся подходить вплотную к модели.
Слева — снимок на основную камеру с ЭФР 23 мм, справа — снимок на зум-камеру с ЭФР 75 мм. На правом фото нет широкоуглоьных искажений лица, а сам снимок можно принять за фото на фотоаппарат с объективом 50 или 85 мм / Фото: gsmarena.com
OnePlus 11
У этого смартфона самый маленький оптический зум в нашей подборке. В OnePlus 11 используется камера на 32 Мп с диафрагмой f/2.0 и ЭФР 48mm, а это всего лишь двукратный оптический зум. Производитель аргументирует свой выбор тем, что камера с меньшим зумом и большей светосилой делает более качественные фото, чем длинный тёмный зум-объектив. А её фокусное расстояние близко к классическим «полтиннникам», которые используют многие фотографы.
Фото на основную камеру и с двукратным оптическим зумом на OnePlus 11 / Фото: amateurphotographer.com
На деле качество снимков на телевик оказалось не таким уж высоким, несмотря на сотрудничество с Hasselblad при разработке камер для этого смартфона. Днём при естественном свете всё хорошо. Если же снимать в помещении с искусственным (или, ещё хуже, смешанным) светом, начинаются проблемы. Цветопередача зум-камеры в таких условиях заметно отличается от снимков на основную камеру смартфона.
Фото на зум-камеру OnePlus 11 более розовое, да и детализация у него ниже из-за шумоподавления / Фото: amateurphotographer.com
Ночью всё становится совсем плохо. Снимки с оптическим зумом мыльные, цвета выглядят грязновато а деталей на фото вообще нет (вот здесь можно открыть фото в полном размере и убедиться в этом самостоятельно). Остальные смартфоны из нашей подборки справляются с ночными съёмками гораздо лучше. Впрочем, стоит отметить, что и стоят они в среднем в 2 раза дороже, чем OnePlus.
В интернет фото выложить можно, а вот рассматривать на большом экране или печатать точно не стоит / Фото: gsmarena.com
Технология крупным планом: двойная камера с оптическим зумом в смартфоне
Технологию двойной камеры в смартфоне уже нельзя назвать новой. Но теперь мы наблюдаем новый тренд, появившийся у производителей, предлагающих «оптический зум» в своих аппаратах. Таков, например, Apple’s iPhone 7 Plus, а среди устройств на Android – OnePlus 5. Все ли пользователи знают, как работает эта технология? Попробуем разобраться…
Проблема зума в смартфоне
Прежде чем погрузиться в тонкости работы технологии, стоит объяснить, почему производители почувствовали необходимость добавить оптический зум в свои смартфоны. В отличие от зеркальных объективов с различным фокусным расстоянием или камер с зум-объективами, работающих по принципу «навел и снял», камеры в смартфонах имеют маленькие объективы с фиксированным фокусным расстоянием. Это означает, что у вас остается одна-единственная возможность: использовать цифровое увеличение, чтобы приблизить ту или иную деталь изображения.
Но цифровой зум имеет очень ограниченное применение – он не имеет смысла, кроме как в случаях с небольшим увеличением. Мы связаны ограничениями в разрешении и полем зрения, в котором есть отдаленные и близкие объекты. То есть, на расстоянии пиксель может передать лишь ограниченное количество информации. Именно эти ограничения дают нам распадающуюся на пиксели картинку, когда мы пользуемся зумом – получается, что это то же самое, что просто увеличить уже готовый кадр из галереи.
Этот макроснимок позволяет сравнить 3x цифровой и 3x оптический зум (с 18 мм до 55 мм) на снимке одной и той же камерой с одними и теми же настройками
3x цифровой зум: обратите внимание на увеличившееся количество шумов и потерю детализации обложки
3x оптический зум: не только сохранена детализация, но и баланс белого улучшен за счет фокусировки на объекте
Разнообразные объективы, которые входят в комплект к зеркальным фотоаппаратам, позволяют настраивать фокусное расстояние и, соответственно, также и поле зрения. Большее фокусное расстояние сужает поле зрения камеры, но это означает, что тот же сенсор с ограниченным разрешением передает информацию с меньшего участка, то есть каждый пиксель передает меньшую точку на нем. Поэтому оптический зум не связан с проблемами пикселизации, как это происходит в случае с зумом цифровым.
Для того, чтобы оценить зум камеры или объектива, мы должны его с чем-то сравнить, найти какую-то отправную точку. Чтобы определить степень увеличения, мы делим имеющееся фокусное расстояние на минимально возможное. Итак, увеличение с 25 мм до 50 мм будет равно двукратному зуму, как и увеличение с 18 мм до 36 мм. Увеличение – понятие относительное, но оно обозначает прямую зависимость между двумя значениями фокусного расстояния.
Двойной объектив – гибридное решение
Когда речь идет о смартфонах с двойной камерой, имеющих «телефото» объектив, мы имеем в виду два сенсора и пару фиксированных объективов, но с различным фокусным расстоянием. К примеру, у одного будет фокусное расстояние 24 мм, у другого – 36 мм, что потенциально дает нам 1.5x оптический зум. У разных сенсоров могут варьироваться размеры, размер пикселя и апертура, что, конечно, в свою очередь влияет на качество фотографий, сделанных той или иной камерой.
Например, посмотрим на iPhone 7 Plus, в Apple оснастили его одним 28 мм и одним 56 мм объективом, то есть аппарат имеет потенциально двукратный зум. Это означает, что мы можем делать снимки с близкого расстояния с 28 мм 1x увеличением, а затем просто переключаться на 56 мм объектив с 2x увеличением и снимать на большем расстоянии без всякой потери в качестве итогового кадра.
И это еще не все. Вторая камера также улучшает качество снимков, сделанных на 4x и большем увеличении. Поскольку исходно у нас уже есть двукратное увеличение в полноценном разрешении, а не цифровое увеличение с 1x, мы теряем только половину информации там, где на увеличении 4x мы в обычной ситуации потеряли бы три четверти. Другими словами, поскольку для передачи удаленных объектов у нас имеется большее разрешение, мы не получим тех же жутких, распадающихся на пиксели изображений.
1х увеличение на OnePlus 5
2х увеличение на OnePlus 5
В случае с аппаратом OnePlus 5 происходит та же самая история, он дает нам возможность 1.6x оптического увеличения на втором объективе перед тем, как обрезать изображение до 20 МП для достижения 2x зума и дальнейшей обработки программными средствами. В OnePlus говорят, что это часть работы функции Smart Capture, которая собирает нужную информацию с различных кадров и затем «склеивает» наиболее удачные части вместе. Очевидно, это не самый оптимальный подход, но такое гибридное решение как минимум интересно. И даже несмотря на то, что камера теряет часть данных, чтобы достичь двукратного увеличения, качество в любом случае будет выше, чем если бы использовался старый метод цифрового зума.
Эта двойная камера не только позволяет получить лучшую детализацию снимка на расстоянии. Она также дает возможность продвинутой HDR обработки, как и в случае с другими решениями с более чем одной камерой. Даже конкретные детали изображения, которые не были переданы в финальной картинке, а также дополнительная информация о свете и тенях, могут быть использованы для расширения динамического диапазона. В результате получится фотография, которая смотрится лучше безотносительно значения примененного увеличения.
Несовершенство результата
Наверняка вы понимаете, что описанное решение все еще далеко от совершенства. Нам требуется цифровое увеличение, если мы хотим выйти за пределы максимального фокусного расстояния, но что происходит, если мы хотим использовать промежуточный уровень увеличения, такой как 1.2, 1.3 или 1.5x?
Очевидным кажется самое простое решение – использовать цифровой зум для этих более низких значений увеличения, поскольку потери в качестве в большинстве условий будут не такими заметными. В итоге можно будет переключиться на фиксированное значение оптического увеличения второй камеры, но у такого подхода есть и минус – уровень увеличения ниже того, на который мы переключаемся, даст худшее качество изображения.
Так, к примеру, от 1.1x до 1.6x может быть цифровым увеличением с дальнейшим переключением на вторую камеру на значении 1.7x или больше. Это может служить объяснением тому, почему компании предлагают только скромные расстояния зума, система по-прежнему зависит от цифрового зума, и слишком большое расстояние между линзами вызовет слишком заметную потерю в качестве.
Для более умной реализации этой технологии требуется, чтобы не было четко заложенного уровня, при котором происходит переключение. Процессор, обрабатывающий изображение, может определять уровень шума для каждой камеры и то, следует ли переключаться на дополнительную камеру – то есть даст ли это лучший результат. По всей видимости, и iPhone 7 Plus, и OnePlus 5 используют нечто подобное.
Метод Smart Capture на OnePlus, который представляет собой комбинирование данных с множества изображений более высокого разрешения – это еще один шаг вперед. Используя несколько кадров с более высоким разрешением, можно свести уровень шума к среднему, задействуя промежуточные значения увеличения, такие как 1.2 и 1.8x. Впрочем, технически это возможно при помощи камеры всего с одним объективом.
Простое переключение между камерами не является идеальным решением, результат далек от того, что обещают, рекламируя смартфоны и указывая среди их преимуществ «оптический зум». Возможно, имеет смысл прибегнуть к более мощным алгоритмам анализа изображения, чтобы совмещать кадры, сделанные обеими камерами. К сожалению, и тут есть недостатки, сравнимые с теми, что есть в настоящих объективах с оптическим зумом: усредненная и склеенная картинка редко так же хороша, как то, что мы фотографируем.
Современные топовые процессоры способны объединять данные с камер с различным фокусным расстоянием. Это уже делается для продвинутых технологий HDR обработки, а еще дальше идею развили в камере Light L16 с несколькими объективами. Этот технический принцип позволяет брать элемент с высоким разрешением с объектива с большим увеличением, вырезать и вклеивать в центр изображения, которое подверглось более сильному увеличению. Так, на 1.5x увеличении центр картинки будет содержать больше информации, а края будут увеличены программно по сравнению с изначальным результатом съемки на обычный 1x объектив. Результат будет далек от совершенства, но объект съемки в кадре будет выглядеть резче и сохранит большую детализацию по сравнению с тем, как бы он выглядел на фото, сделанных обычной камерой смартфона с одним объективом.
При условии хорошего освещения и сильного уменьшения шума разница между однократным и двукратным увеличением на OnePlus 5 невелика
В условиях недостаточного освещения обе камеры очевидно делают очень шумные кадры, и пользы от двойной камеры как таковой нет
В теории все это звучит достаточно просто, но на деле этот алгоритм требует задействовать значительные ресурсы процессора, а это значит, что между щелчком затвора и финальным результатом на экране пройдет гораздо больше времени. А это плохо подходит для съемки быстро движущихся объектов или режимов непрерывной съемки.
Хуже того, этот тип обработки изображений дальше может только усложниться за счет различного размера пикселей в сенсорах и различной апертуры в двойной камере, что изменит возможности использования света. Поскольку камера с зумом не собирает достаточно света, так как обычно у нее меньшие пиксели, кадры с нее будут более шумными, поэтому склейка изображений будет попросту бессмысленной.
Судя по тем результатам, которые мы можем наблюдать в настоящее время, непохоже, чтобы производителям смартфонов удавалось достичь такого уровня сложности. Ближайшая технология из существующих – это, возможно, то, что сделали в Huawei – Hybrid Zoom, который берет точные данные о деталях с 20 МП камеры и раскрашивает их, используя данные RGB с 12 МП сенсора, что позволяет применять больший 2x цифровой зум.
В итоге потенциал двойной камеры значительно превосходит тот, что виден на первый взгляд, и он требует различных сложных технологий обработки. Не говоря уже о том, что итоговый результат в конечном счете все равно будет зависеть от условий съемки.
Заключение
Несмотря на то, что двойная камера – это значительный шаг вперед в мобильной фотографии, здесь по-прежнему существуют весьма заметные подводные камни. Первая проблема в том, что даже двойные камеры все еще ограничены фиксированным фокусным расстоянием, а значит, не способны предложить те же возможности, что настоящий оптический зум – что бы там ни говорили нам маркетологи.
У данной технологии есть заметные преимущества в сравнении с традиционным цифровым зумом, включая получение фотографий лучшего качества при съемке с увеличением на большом расстоянии. Также вам доступен более широкий спектр возможностей постобработки снимка, включая цифровое боке и продвинутую HDR-обработку. Не будем забывать и о том, что описанные возможности предлагают энтузиастам фотографии большую свободу творчества.
Технология по-прежнему пребывает в «детской» стадии, и мы без сомнения увидим заметные улучшения в качестве камер и функциональности зума, когда на рынке появится второе поколение устройств, оснащенных двойной камерой.
Интересно было бы узнать ваше мнение, уважаемые читатели. Что вы думаете о технологии двойной камеры в ее нынешнем состоянии и о перспективах ее развития? Смотрите ли вы вообще на наличие двойной камеры при выборе смартфона?