что такое оптический зум в фотоаппарате
Оптический и цифровой зум: чем они отличаются?
В современных смартфонах и фотоаппаратах зум может быть двух типов, и они кардинально отличаются между собой. Рассказываем, чем именно.
Если в описании смартфона или фотоаппарата вы видите, скажем, строку «10-кратный зум», не спешите радоваться. Может получиться так, что этот зум — цифровой, и при его максимальном значении качество получается отвратительным. С оптическим все иначе: разница в качестве картинки будет практически незаметна при любом значении. Так что не помешает знать, чем отличаются эти два варианта.
Что такое оптический зум?
Фотоаппарат с оптическим увеличением «приближает» изображение перед его захватом. Это происходит путем физического перемещения линз внутри объектива камеры относительно друг друга. У некоторых фотоаппаратов объектив при использовании функции в буквальном смысле выезжает вперед. Так вы условно «приближаетесь» к объекту, который хотите заснять. Линзы увеличивают изображение объекта и позволяют заснять его без потери качества.
Чтобы уяснить себе разницу между двумя типами приближения, надо запомнить две принципиальных пункта об оптическом типе:
Что такое цифровой зум?
Камера с цифровым типом приближения снимает изображение с того отдаления, на котором вы находитесь физически. А потом увеличивает определенную его часть, которую вы хотели бы снять поближе, при помощи программного обеспечения. Кусочек картинки в буквальном смысле вырезается и растягивается до максимального количества мегапикселей, которое имеет сенсор вашей камеры. Фотоаппараты с высоким разрешением могут увеличивать изображение с минимальной потерей качества, но большинство любительских уже при значениях 5х (пятикратный зум) превращают картинку в набор заметных пикселей.
Отличие программного зума от «оптики», таким образом, следующее:
Какой зум лучше: цифровой или оптический?
Разберемся, какой вид приближения дает лучшее качество снимка. Если вам хоть раз приходилось программно увеличивать картинки, нам кажется, вы уже догадались. Но все-таки объясним. При цифровом приближении обрезается часть изображения, а затем увеличивается до разрешения, с которым снимает ваша фототехника (например, 4000 x 3000, если у ваc аппарат c датчиком на 13 Мп). Понятное дело, что из-за этого качество снимка снижается по сравнению с исходным — пиксели растягиваются, картинка размывается.
А вот между оптическим зумом и разрешением фотографии нет никакой связи. «Оптика» увеличивает объект съемки до определенного размера, как если бы вы навели на него лупу. А фотоаппарат снимает «изображение под лупой». Таким образом, у вас получается снимок увеличенного объекта с максимальным разрешением (тем же 4000 x 3000).
Так что «хардверный» вариант, разумеется, дает намного более качественные снимки по сравнению с программным. Современные смартфоны часто имеют оба типа зума — правда, при оптическом линзы остаются неподвижными, но используются разные типы объективов. Например, недавно представленный vivo X50 Pro (мы его уже тестировали) умеет 5-кратный оптический зум, а с добавлением оптического может «приближать» объекты в 60 раз!
Если зума нет, а хочется.
Цифровое приближение применяется в большинстве компактных бытовых фотокамер, а также в ручных видеокамерах, «глазках» видеонаблюдения и большинстве смартфонов. Что же делать, если хочется делать красивые снимки на телефон, а на профессиональную технику бюджета нет? Посоветуем пару штуковин, которые добавляют «оптику» к камере обычного мобильника.
Внешние объективы для смартфона
Они надеваются как прищепка на корпус смартфона. Таким образом, вы можете использовать и преимущества «оптики», и цифровое увеличение телефона, чтобы в комбинации получить вполне себе четкий снимок. На рынке представлен большой ассортимент таких аксессуаров с разной степенью приближения. Их цена варьируется в районе 500-1500 рублей. Выгоднее покупать комплекты типа такого.
Более продвинутый, но менее мобильный вариант, позволяющий снимать на смартфон четкие видео с приближением — монокуляр с треногой. Тренога устанавливается в нужном месте, к конструкции клипсой крепится смартфон так, чтобы глазок фотообъектива «смотрел» в монокуляр. И все — можно выкручивать «оптику», приближая объект съемки.
Итого: не ведитесь на уловки, не гонитесь за максимально большим зумом. Скорее всего, он будет цифровым, и использовать большие значения вы не сможете. А вот оптический зум — реальный помощник фотографа.
Вот еще несколько интересных материалов на тему фотосъемки:
Фотоаппарат
сайт про фототехнику
Зум объективы
от Photo
Фотоаппараты с зум объективами
Зум в фотоаппарате является характеристикой объектива и зависит от значений фокусного расстояния (ФР). Выражается ФР в миллиметрах и обозначает расстояние от середины линзы до точки фокусировки, то есть до матрицы. На объективе ФР обозначается парой цифр, например, так: 5,8-24 mm. На коротком конце фокусное расстояние равно 5,8 мм, а на длинном – 24 мм. А значение зума получаем поделив эти два числа друг на друга.Понятие зум (zoom) используется для объективов с переменным фокусным расстоянием. В нашем примере объектив с фокусным расстоянием 5,8-24 мм и зум будет равен 4. Это значение получили, поделив расстояние длинного фокуса на короткий 24/5,8=4.
При продаже Вам скажут, что зум указывает, во сколько раз камера может увеличить объект. По теории для угла зрения человеческого глаза оптимальным является фокусное расстояние в 50 мм и это значение нужно использовать вместо значения ФР на коротком конце. Если, например, ФР равно 35-105 мм, то зум будет равен 105/35=3. А увеличение будет равняться 105/50=2,1. Поэтому значение зума фотокамеры еще не означает, что именно на столько можно увеличить объект. Ну, это все сложно, а покупателю важно знать, что показатель зума не является важной характеристикой объектива.
Оптический зум
Оптический зум является характеристикой оптической системы фотокамеры. Приближение или удаление объекта съемки происходит путем сдвига линз в объективе, при этом все остальные характеристик камеры остаются неизменными. Поэтому качество снимков будет высоким, и именно оптический зум рекомендуют использовать при съемке. И при вопросе как выбрать фотоаппарат нужно обращать внимание на величину оптического зума, а не цифрового.
Цифровой зум
А если еще указан цифровой зум (digital zoom) на фотоаппарате, то к нему у многих неоднозначное отношение. Ведь при цифровом зуме в процессоре с изображения вырезается нужный кусок и растягивается на весь размер матрицы, и нет никакого реального увеличения объекта. Так можно делать на компьютере при увеличении снимка. При таком увеличении будет уменшаться разрешение вырезаного участка.Для фотоаппарата большее значение имеет оптический зум. При съемках желательно отключать цифровой зум в настройках фотокамеры.
К использованию цифрового зума нужно подходить осторожно. Его применение оправдано когда матрица идет с большим запасом по разрешению, и когда просто нет другого выхода и необходимо сделать фотографию с приближенным объектом.
Суперзумы и ультразумы
Сегодня в магазинах предлагается большой выбор фотокамер с большим значением зума. Такие камеры называются суперзумы или ультразумы. Значение оптического зума в таких фотоаппаратах достигает 50х и даже 60х.
Дополнительная информация по зуму
Бывает еще, что на ценнике указывается значение зума полученное от перемножения цифрового и оптического значений зумов. Такой показатель совсем не нужно брать во внимание, а лучше уточните значение оптического зума или узнайте значение фокусного расстояния и значение светосилы объектива и по этим параметрам делайте выбор. Ведь во всех объективах рядом с ФР указывается и значение светосилы для этих расстояний. И чем больше разница в значениях ФР (чем больше зум) тем меньше светосила объектива (проходящее через него на матрицу количество света), ведь увеличивается количество линз в объективе. Поэтому в компактных фотоаппаратах значение зума больше 4 может значительно уменьшить значение светосилы и, соответственно, качество фотографии.
Но еще чем обманчив зум, так это одинаковым значением для различных фокусных расстояний. Например, два фотоаппарата с оптическим зумом равным 3 имеют разные фокусные расстояния. У одного ФР равно 70-210 мм, а у другого 18-55 мм. Один применяется для съемки портретов, а второй для съемки пейзажей. Но зум один и тот же. Поэтому, выбирая фотокамеру по зуму, вы можете упустить другие важные характеристики.
Не всегда большее значение зума означает лучшее качество фотографии, а скорее наоборот. Он пригодится только для съемок удаленных объектов. Нет одного ответа, что вам выбрать но, выбирая себе фотокамеру, вы должны понимать, что вы выбираете, и где ее будете использовать. И тогда вы сможете ответить себе, а нужен ли большой зум для вашей фотокамеры.
Объясняем принципы масштабирования: оптический, цифровой и гибридный зум
Чтобы не потеряться в информационном шуме и на фоне конкурентов, компаниям нужны громкие анонсы. А лучший повод для производителя смартфонов громко заявить о себе — выпуск новой модели и желательно той, которая обладает россыпью камер и претендует на звание лучшего камерофона. И плевать, что из этой «кучи» камер по факту работают одна-две. Неплохо было бы еще «приправить» все это внушительным количеством мегапикселей и рекордным зумом.
Сегодня производители взяли за моду прихвастнуть параметрами зума как признаком того, что перед вами «правильный» современный смартфон. Весь пафос новизны в камере смартфона сводится к тому, кто сможет «выкрутить» параметры зума до небес. Уж очень понравилось смартфоностроителям предлагать пользователям возможность в несколько нажатий приблизить кадр без потери качества. Правда, целый ряд компаний реализовали эту функцию кое-как, и также жонглируют в характеристиках устройств словами оптический, цифровой или гибридный зум, предпочитая не посвящать потенциальных покупателей в смысл всех этих понятий.
Оптический или цифровой? Что лучше, смартфон с 2-кратным оптическим зумом или 30-кратным цифровым? Ответы будут для вас просты, если вы будете понимать разницу и суть различных понятий.
Что такое зум в камере
Перед тем как погрузиться в тонкости работы каждой из технологий, стоит понимать, что же такое зум. С его помощью есть возможность приблизить или отдалить картинку. Увеличение позволяет ближе рассмотреть объект, а при уменьшении можно охватить больше пространства. Этого можно добиться двумя способами, используя оптику для масштабирования или программно, обрезая область изображения и увеличивая ее. А цифры в параметрах (2х, 3х, 5х) указывают на то, во сколько раз камера может увеличить снимаемый объект.
Оптический зум
В этом случае регулировка точки фокуса выполняется только при помощи оптики или линз. Их можно перемещать внутри объектива относительно друг друга для увеличения или уменьшения масштаба. Работу оптики в этом случае можно сравнить с работой бинокля или подзорной трубы. Линзы масштабируют изображение, камера «видит» картинку уже увеличенной и фиксирует ее. При этом не происходит ухудшение качества изображения и из всех приемов для масштабирования картинки этот обеспечивает наилучший результат.
Чтобы понять основной принцип работы оптического зума, вам нужно запомнить две вещи: это «хардверный» вариант увеличения и само приближение происходит еще до съемки. Для достижения нужного эффекта используются телеобъектив или как сейчас принято называть перископический модуль. Он предлагает один уровень увеличения, например, 2х, 3х или 5х.
Сегодня на рынке есть немало моделей, которые предлагают оптический зум. Дальше всех пошла Huawei. Так, Huawei P40 Pro+ стал первым флагманом, наделенным камерой с 10-кратным оптическим зумом, который позволяет масштабировать объекты с незначительными потерями в качестве. На его фоне тот же iPhone 11 Pro с его 2-кратным оптическим зумом смотрится весьма скромно.
Цифровое увеличение
Цифровой зум — это не зум в привычном его понимании, он лишь создает иллюзию масштабирования и является сомнительным выходом, когда речь заходит о качественном масштабировании. По факту это «софтверный» вариант увеличения и само приближение происходит уже после того, как кадр сделан. Работает это так. Берется большая фотография с главной тыльной камеры, обрезается (кадрируется) нужный кусок и растягивается на весь размер кадра. В этом случае используется лишь часть пиксельной матрицы и обеспечивается эффект аналогичный оптическому зуму, но без использования оптики. Все выполняется программно, отсюда и название цифровой зум.
Происходит срезание области вокруг выделенной сцены, чтобы приблизить объект, скадрировать так, как хочется. Получается «зум ножками» — подойти к объекту съемки близко. Поэтому при цифровом зуме происходит потеря качества, прежде всего, детализации и резкости. Фотографии, созданные с цифровым увеличением, часто выглядят размытыми и нечеткими. Чем больше кратность цифрового зума, тем меньше пикселей участвует в построении конечного изображения, тем хуже выходит готовая фоточка. Как ни крути, но цифровой зум портит изображение. Даже «умные» нейросети сейчас не могут вытянуть качество снимков до уровня тех, которые создаются посредством оптического зума. Но последний в смартфонах не особо жалуют из-за габаритов и дороговизны телеобъективов, а также из-за необходимости делать смартфоны толще иначе не избежать выступающего модуля и ассоциации, что к «спинке» гаджета что-то приставили.
Цифровой зум используют тогда, когда нужно скомпоновать изображение, нет возможности приблизиться к объекту. Но такое увеличение имеет ограниченное применение — оно имеет смысл только тогда, когда создается фотография с небольшим увеличением. При большой кратности такого зума снимок словно распадается на пиксели.
Бесспорно, многократное приближение не предложит такой же чёткой картинки, как на исходном изображении, но зато позволяет рассмотреть детали, которые выпали бы из виду не увеличь вы картинку. Иногда это действительно нужно, даже в ущерб качеству.
Гибридный зум
Понятно, что при «хардверном» варианте вы получите более качественные фотографии с приближением по сравнению с программным способом. Но сегодня не редкость, когда в смартфонах предлагают «микс» обоих типов зума: оптического и цифрового. Маркетологи уже и название придумали такому способу — гибридный зум, который обеспечивает масштабирование с незначительной потерей качества. Это когда кадр немного увеличивают посредством оптического зума, а потом добавляют много цифрового. Это лучше, чем цифровой зум, но качество картинки далеко от совершенства.
Хотя алгоритмы и методы, которые использует каждый производитель могут отличаться, общая концепция универсальная и соответствует той, что описана выше. С учетом того, как технология гибридного зума развивается, есть вероятность, что в скором времени она может составить достойную альтернативу камере-перископу или телеобъективу.
К такому способу масштабирования Huawei начала прибегать в своих смартфонах еще в 2013 году. Сейчас же его исповедуют многие производители и помогают гибридному зуму нейронные блоки (NPU), которые сейчас входят в состав чипов. Например, такой зум есть в Vivo X50 Pro, где при помощи оптического зума можно увеличить снимок в 5 раз, а с добавлением цифрового, получаем приближение в 60-крат.
Можно также вспомнить 100-кратный зум в Samsung Galaxy S20 Ultra или 120-кратный в недавно анонсированном Xiaomi Mi 10 Ultra. Тут используется именно гибридный зум. Например, у флагмана Samsung оптический зум всего 4-кратный, а все остальное — дело «рук» софта.
Комбинированная система приближения используется в Oppo Reno4 Zoom. В систему камер входит объектив с фокусным расстоянием 130 мм, и он обеспечивает 2-кратный оптический зум, а большое значение 10х достигается за счет искусственной обработки изображения.
Учитывая то, что пользователи не всегда видят четкой границы между типами зума, производители нередко злоупотребляют этим, чтобы бравировать цифрами, умалчивая при этом о том способе увеличения, который используется. Так, в свое время рекламируя Oppo Reno 2 компания бравировала 20-кратным зумом, не уточняя какая технология тут была применена. А потом выяснилось, что это был цифровой 20-кратный зум. Но главная цель самой рекламы была достигнута. У неискушенного пользователя сложилось впечатление, что смартфон снимает с внушительным 20-кратным приближением.
Большинство экспертов сходятся во мнении, что на данный момент оптимальным является 2х, 3х кратный оптический зум и 10-кратный цифровой. Все остальное, когда подключается внушительный цифровой зум — баловство и гарантированный путь превратить снимок в мыльную кашу. Поэтому все эти 50х и тем более 100х лишь маркетинговый инструмент привлечь внимание, выделиться и показать «мы круче конкурентов».
В чем разница между цифровым и оптическим зумом?
Масштабирование, как и многие другие характеристики камеры, немного сложнее, чем можно представить в рекламных кампаниях. Производители смартфонов, такие как Samsung, теперь могут похвастаться 10-кратным, 50-кратным или даже 100- кратным увеличением. 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, не так много, потому что зума не существует.
Увеличение объектива (насколько объектив увеличивает удаленные объекты) зависит от его фокусного расстояния и результирующего поля зрения. Объектив с большим фокусным расстоянием (по сравнению с размером датчика изображения ) имеет меньшее поле зрения. Это заставляет далекие объекты казаться ближе, чем через объектив с более коротким фокусным расстоянием.
Существует достаточно факторов, чтобы линзы не продавались 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.
Все, что вам действительно нужно знать, это то, что масштабирование зависит от основного фокусного расстояния объектива и размера сенсора, а также от 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 цифровых зеркальных фотоаппаратов, 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 5-кратный зум-объектив (примерно эквивалент увеличения 100-миллиметрового объектива на зеркальной фотокамере, так что неплохо) в свои флагманские телефоны, не делая их толще. 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.
Это 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:
Однако высокие уровни цифрового увеличения невозможны без оптического увеличения. Эти безумные 50- и 100-кратные зумы возможны только потому, что они представляют собой гибрид оптического и цифрового зума. Настоящий оптический объектив выполняет часть тяжелой работы, в то время как цифровые методы обеспечивают более заметный зум.
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 автоматически не является плохой вещью (особенно, когда им не злоупотребляют), у слишком большого увеличения есть некоторые недостатки. Конечно, есть потеря качества изображения, но также становится все труднее делать фотографии.
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 размытому фото, 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 вашего смартфона, чтобы получить что-то, напоминающее резкое фото.
Похоже, производители смартфонов будут продолжать конкурировать с постоянно увеличивающимися цифрами масштабирования. Просто убедитесь, что вы всегда проверяете, что такое основной оптический зум — это действительно важно.