Las cámaras con teleobjetivo periscopio proporcionan un zoom óptico de hasta 10X en los teléfonos inteligentes y minimizan el ruido. Así es como funcionan las cámaras de periscopio.
Las cámaras son indispensables para los teléfonos. Desde el primer teléfono con cámara, las cámaras han sido tan fundamentales para la marca de los teléfonos que muchas empresas sacan provecho únicamente de la capacidad de sus dispositivos para capturar Pixel perfecto (juego de palabras definitivamente intencionado) fotografías. En los últimos años, los fabricantes de teléfonos han canalizado su energía creativa para mejorar las cámaras y acomodar más sensores en los teléfonos inteligentes. El resultado evidente es el fenomenal aumento de la competencia entre marcas para ofrecer más cámaras por menos dinero. La innovación ha sido la clave para sobrevivir en este entorno competitivo, y una tecnología de cámara que ha sido la personificación de la innovación Son cámaras con zoom de periscopio. Con un aumento óptico instantáneo de 5X o 10X, las cámaras con teleobjetivo periscópico facilitan un acercamiento rápido y sencillo a distancias lejanas.
Este artículo habla sobre los usos de las cámaras con zoom de periscopio, sus ventajas y desventajas y el futuro prospectivo de las cámaras con zoom de periscopio. Pero antes de comenzar con las últimas tendencias, he aquí un breve resumen de lo que pudo haber llevado a esta innovación.
Una breve historia de las cámaras de teléfonos inteligentes con teleobjetivo
Aunque Apple no fue el primero en introducir el concepto de más de una cámara en los teléfonos, definitivamente se debe reconocer a la empresa por popularizar la idea e inspirar a otros a subirse al tren. Apple, líder en fotografía con teléfonos inteligentes durante mucho tiempo, presentó una cámara de teleobjetivo con zoom óptico de 2X en el iPhone 7 Plus en 2016. Además del zoom óptico, esta cámara con teleobjetivo también se utilizó para capturar datos de profundidad del fondo para imágenes de retratos.
Sin embargo, las empresas de teléfonos inteligentes llevan mucho más tiempo en esta búsqueda de acercar objetos remotos. En 2013, Nokia presentó el Lumia 1020 con una cámara de 41MP. Si bien este Lumia insignia no admitía ningún tipo de zoom óptico, la enorme imagen del sensor de 41 MP se podía recortar para emular un pseudo zoom. Hasta la fecha, las marcas de teléfonos inteligentes utilizan un sistema similar. Estrategia para promocionar cámaras con gran cantidad de megapíxeles., como 64MP o 108MP.
Mientras tanto, ciertas marcas también experimentaron brevemente con configuraciones de lentes móviles reales similares a las cámaras de apuntar y disparar. Por ejemplo, Samsung lanzó el Galaxy S4 Zoom en 2013 con una lente de zoom óptico de 10X sobresaliente y un flash de xenón. La lente retráctil y el flash de xenón condujeron a un parecido tan fuerte con una cámara de apuntar y disparar que El Galaxy S4 Zoom podría considerarse con razón una cámara que funciona con Android y admite conectividad celular. El Galaxia K Zoom Lo siguió y se lanzó al año siguiente.
El concepto de cámara de periscopio en un teléfono inteligente siguió siendo bastante novedoso hasta que Huawei lo popularizó con el lanzamiento del Huawei P30 Pro en marzo de 2019. Al hacerlo, se convirtieron en la primera marca en ofrecerlo comercialmente. El Huawei P30 Pro, como vimos en nuestro revisión detallada de la cámara del teléfono, podría tomar fotografías con un aumento de hasta 50x. Sin embargo, Huawei no fue la primera marca en experimentar con esta idea: fue OPPO quien mostró por primera vez las capacidades de zoom óptico de una cámara periscópica en el MWC 2017. A pesar de su temprana introducción, la tecnología tardó dos años en llegar a una conclusión.
Unos meses después del Huawei P30 Pro, OPPO presentó el OPPO Reno 10X Zoom Edition con una configuración de cámara de teleobjetivo periscópica similar. Casi al mismo tiempo, Samsung comenzó a producir en masa cámaras periscópicas para que otros fabricantes se unan a la carrera.
Pero antes de conocer los teléfonos que vienen con esta tecnología, echemos un vistazo a cómo funciona y qué papel juega un periscopio en un módulo de cámara de teleobjetivo.
¿Qué es una cámara con zoom periscópico?
Según la definición de libro de texto, un periscopio es un instrumento óptico que permite a cualquier persona ver alrededor de un obstáculo sin que sea visible. Tradicionalmente incluye espejos que reflejan o prismas que refractan la luz en ángulos rectos, lo que permite a las personas ver lo que está por encima o por debajo de su línea de visión real. Los periscopios se utilizan en vehículos blindados como tanques o submarinos desde hace varias décadas. El instrumento en sí es inofensivo y también se puede fabricar para realizar algunos experimentos científicos sencillos y divertidos.
La aplicación no es muy diferente cuando se trata de cámaras de teléfonos inteligentes. A diferencia de las cámaras con teleobjetivo estándar que ofrecen un zoom óptico de 2X o 3X, las cámaras periscópicas suelen ofrecer un zoom de 5X o 10X utilizando más de una lente junto con el sensor de la cámara. La función de un periscopio es ayudar a acomodar la variedad de lentes sin aumentar drásticamente el grosor del teléfono inteligente.
Para comprender el papel de un periscopio dentro de un módulo de cámara, visualice el teléfono inteligente en una disposición 3D con diferentes ejes representados por las coordenadas X, Y y Z. El teléfono inteligente se encuentra con la pantalla plana en el plano YZ, mientras que su grosor se puede medir a lo largo del eje X. Los sensores de las cámaras tradicionales y las lentes adjuntas también se encuentran en el plano YZ, perpendicular al eje Z.
Sin embargo, en el caso de una configuración periscópica, el sensor y las lentes se encuentran en el plano XZ y cortan el eje Y en ángulo recto. En el extremo opuesto al sensor de la cámara se encuentra un prisma que cambia la dirección de la luz perpendicular al sensor. El uso de un prisma de ángulo recto es la razón por la que las cámaras de periscopio tienen recortes cuadrados o rectangulares en lugar de los circulares tradicionales.
La luz entra a través de la abertura rectangular de una cámara de periscopio, se refracta en ángulo recto, luego pasa a través de las lentes y llega al sensor. Para garantizar que las imágenes tomadas con un aumento de 5X o 10X sean nítidas, se utilizan cámaras de teleobjetivo periscópico. equipado con soporte de enfoque automático en el que las lentes se mueven hacia adelante o hacia atrás para enfocar un objeto lejano en el sensor. Así lo demuestra en el siguiente vídeo de Samsung:
Además, con un zoom de 5x o más, incluso las sacudidas sutiles se magnifican y parecen movimientos significativos. Para evitar este cambio exagerado del encuadre previsto, las cámaras de periscopio se construyen con OIS o estabilización óptica, generalmente en el prisma. Esto significa que el prisma puede moverse libremente a lo largo de múltiples ejes en respuesta a los cambios de gravedad y, por lo tanto, adaptarse a cualquier movimiento brusco y brusco.
Al colocar las lentes y el prisma en ángulo recto perpendicularmente a la apertura de la cámara, los fabricantes de teléfonos inteligentes pueden ahorrar mucho espacio. Esto evita que los teléfonos inteligentes con cámaras de telefoto periscópicas sean ridículamente gruesos de lo que son. imaginablemente sería si las lentes se colocaran en el mismo plano que otras cámaras en el teléfono inteligente.
Hay otra utilidad interesante y bastante común de los periscopios que vemos en las cámaras. Las cámaras SLR o DSLR utilizan espejos o prismas para reflejar o refractar la luz desde la lente de la cámara al visor óptico. Si bien no existe una relación directa entre los periscopios dentro de las cámaras SLR y el teleobjetivo periscópico cámaras en teléfonos inteligentes, no podemos anular que la primera puede haber sido una inspiración para la nueva era zoom óptico.
Diferencia entre una cámara de periscopio y teleobjetivo
Las cámaras teleobjetivo son aquellas que permiten hacer zoom óptico con o sin parte móvil. Por el contrario, una cámara de periscopio es principalmente una extensión de una cámara de teleobjetivo estándar. Además de la diferencia en la orientación, las cámaras de teleobjetivo y periscopio se pueden distinguir observando la forma de la abertura de la cámara. De hecho, la abertura rectangular para la cámara periscópica facilita su identificación frente a otros tipos de cámaras. Por otro lado, las cámaras de teleobjetivo típicas utilizan aberturas circulares estándar y no pueden identificarse con un simple vistazo.
Dada la mayor cantidad de lentes que se utilizan dentro de una configuración de teleobjetivo periscópico, una cámara con teleobjetivo tiene una distancia focal más larga. Por último, como veremos en las próximas secciones, ni las cámaras de teleobjetivo ni de periscopio admiten actualmente una distancia focal variable, pero algunas soluciones modificadas en el futuro podrían hacerlo.
Smartphones con cámara con zoom periscópico
Como mencionamos anteriormente, el Huawei P30 Pro fue el primer dispositivo disponible comercialmente equipado con un zoom periscópico de 5x; Poco después siguió el OPPO Reno 10X Zoom Edition. La electromecánica de Samsung también inició la fabricación de estos módulos de cámara de periscopio en el verano del año pasado, pero pasó un tiempo antes de que pudieran acumular un número decente de pedidos.
Mucho después del lanzamiento del Huawei P30 Pro, Vivo X30 Pro (limitado a China) mantuvo el testigo como el "último teléfono con cámara de periscopio" durante un tiempo, pero pronto fue reemplazado por el Samsung Galaxy S20 Ultra. Lanzado en febrero de 2020, el Galaxy S20 Ultra también se convirtió en el primer teléfono inteligente que admite un zoom híbrido de hasta 100X.
Xiaomi, que llega temprano a la mayoría de las fiestas, llegó tarde a esta tendencia. Su primer teléfono que se lanzó con un módulo de zoom periscópico fue el Mi 10 Edición Juvenil. Luego vino el asesino insignia de Realme: el Realme X3 SuperZoom – impulsado por un Snapdragon 855 de un año de antigüedad. Dos de las incorporaciones más recientes a este recuento son los últimos dispositivos emblemáticos de Samsung y Vivo: el Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G y el Vivo X50 Pro, respectivamente.
Huawei, la marca que ha sido pionera en varias innovaciones en el frente de la fotografía, lanzó los sucesores del P30 Pro casi un mes después de que Samsung lanzara el Galaxy S20 Ultra. Si bien estos teléfonos inteligentes... Huawei P40 Pro y P40 Pro+ — anterior a los demás mencionados en el párrafo anterior, el anuncio de Huawei los supera en términos de tecnología y merece una mención exclusiva. Si bien ambos, el Huawei P40 Pro y el P40 Pro+, están equipados con cámaras con zoom periscópico, el La cámara de periscopio en la variante Plus tiene un zoom óptico de 10X, mientras que la Pro normal cuenta con un zoom óptico de 5X. zoom. Además del periscopio con zoom óptico de 10X, el Huawei P40 Pro+ también cuenta con otra cámara con teleobjetivo fijada con un zoom óptico de 3x.
El lanzado más recientemente Serie Huawei Mate 40 Sigue la misma terminología que la serie P40. El Huawei Mate 40 Pro y el Mate 40 Pro+ cuentan con cámaras de periscopio dedicadas con zoom óptico de 5x y 10x. El Mate 40 Pro+ también cuenta con una cámara teleobjetivo secundaria, al igual que el P40 Pro+. El Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS sigue al Mate 40 Pro+ y viene equipado con una cámara periscópica de 10x y un teleobjetivo de 3x.
La tecnología detrás de las cámaras de periscopio está evolucionando a un ritmo relativamente lento que el juego de números general en resolución de cámara. Aunque ha atraído a ambos (consumidores y fabricantes), no se celebra como otras tecnologías como la carga ultrarrápida o el aumento constante mostrar frecuencias de actualización. Las marcas de teléfonos inteligentes como OPPO han estado trabajando para encontrar formas de abordar las limitaciones de estas cámaras de periscopio.
Antes de analizar estas limitaciones, repasemos las ventajas que ofrecen las cámaras periscópicas.
Ventajas de una cámara con zoom periscópico
Como vimos anteriormente, las capacidades de zoom de los teléfonos inteligentes han evolucionado sustancialmente durante la última década. Las cámaras con zoom periscópico han sentado un nuevo precedente en lo que respecta al zoom óptico en un teléfono inteligente. Su ventaja más destacada es que le permiten capturar un objeto o paisaje distante de manera muy similar a una cámara de apuntar y disparar sin el movimiento real de ninguna lente. Al mismo tiempo, la orientación perpendicular del periscopio permite a los fabricantes de teléfonos inteligentes instalar el sensor de la cámara. y el conjunto de lentes necesarios dentro del cuerpo del teléfono inteligente sin que les cueste demasiado en términos de espesor.
La diferencia de ruido en imágenes tomadas con un aumento de 10X usando el zoom híbrido en Huawei Mate 40 Pro y el zoom digital en iPhone 12
Además de la distancia focal más larga del teleobjetivo periscópico, que es ideal para capturar imágenes distantes sujetos, OIS garantiza que las imágenes tomadas con zoom óptico periscópico tengan mucho menos ruido de imagen que las digitales. zoom. Además de la luz del día, la función es útil cuando se trata de fotografías con poca luz o de noche.
Además de rectificar los desafíos y limitaciones que enfrentamos con el zoom digital en los teléfonos inteligentes, los módulos de zoom periscópico en los teléfonos inteligentes también permiten a los usuarios echar un vistazo al micromundo. Puede utilizar la cámara periscópica para capturar fotografías macro, incluso sin acercarse demasiado a un objeto. Esto es especialmente útil si te apasiona capturar insectos o pequeños reptiles.
Sin embargo, esta disposición de la cámara tiene ciertas desventajas, como veremos a continuación.
Desventajas de una cámara con zoom periscópico
Aunque las cámaras con zoom periscópico añaden la capacidad de acercar objetos de forma mucho más eficaz que el zoom digital, también plantean ciertas limitaciones. El mayor desafío con una configuración de teleobjetivo periscópico es que, si bien te da la libertad de hacer zoom óptico en lugares lejanos, Al alejar objetos o acercarnos a un objeto pequeño, su distancia focal (y, por lo tanto, sus capacidades de zoom) se fijan en un valor determinado. El espacio limitado dentro de la configuración de la lente evita que el conjunto de lentes se mueva demasiado. El movimiento sólo puede facilitar el enfoque automático, pero no acercar ni alejar el zoom. Por lo tanto, no le permite acercar o alejar con tanta libertad como una lente de zoom en movimiento conectada a una cámara de apuntar y disparar, DSLR o sin espejo.
Esto significa que el zoom digital se activa con valores de aumento distintos a los admitidos por una cámara de periscopio a pesar de la configuración periscópica. Por ejemplo, si un teléfono inteligente admite un zoom óptico de 5X, la cámara periscópica no entrará en acción hasta que haga un zoom de 5X. hacer zoom y, en su lugar, continuar usando la cámara principal u otra cámara con teleobjetivo que admita un aumento menor con cámara digital. zoom.
Ahora, si desea capturar algo a una distancia focal superior a 5X, digamos a 10X, el teléfono inteligente cambia a la cámara de periscopio y luego hace un zoom digital de 2X, lo que genera un zoom compuesto de 10X. A las empresas de teléfonos inteligentes les gusta referirse a esto como zoom "híbrido", una combinación de zoom óptico y digital.
Por ejemplo, un Huawei Mate 40 Pro+ utiliza la cámara principal con distancias focales de entre 1x y 3x, haciendo zoom digitalmente a medida que se aumenta el aumento. Con un zoom de 3X y más, el visor cambia a una cámara de teleobjetivo con zoom óptico de 3X. Esta cámara continúa en uso hasta un aumento de 9,9X (recortando la imagen de 3X digitalmente), más allá del cual, el teléfono cambia a la cámara de periscopio con un zoom óptico de 10X. Con valores superiores a 10X de aumento, el teléfono vuelve a recortar la imagen de 10X, confiando así en el zoom "híbrido". Naturalmente, en dispositivos con módulos de cámara con zoom periscópico de 5X, la transición se produce a 5X de la distancia focal.
Otra desventaja clave de las cámaras de periscopio es que con el aumento de la distancia focal, el campo de visión se estrecha y la La apertura de la cámara es más pequeña que la de la cámara principal, suponiendo que las lentes utilizadas en ambas cámaras sean casi idéntico. Con una apertura más pequeña, la cantidad de luz que incide sobre el sensor se reduce, lo que requiere más luz ambiental. Como resultado, las imágenes tomadas con una cámara periscópica están poco iluminadas o sobreexpuestas artificialmente en comparación con una cámara primaria con una apertura mucho mayor.
Como era de esperar, con el zoom digital aparecen ruidos y artefactos visuales en la imagen. Esto demuestra que, si bien el zoom periscópico es bastante potente, carece de la versatilidad que permite un teleobjetivo en movimiento.
¿Es el zoom periscópico el futuro del teleobjetivo?
El concepto de cámaras teleobjetivo periscópicas es un paso adelante del zoom digital, pero la limitación que enumeramos anteriormente atestigua la necesidad de una solución mejor. Después de ser la primera empresa en innovar en cámaras de periscopio, OPPO ahora está trabajando en un concepto avanzado con distancia focal variable, que permitiría un zoom óptico variable. En agosto de 2020, OPPO reveló su concepto de "zoom óptico híbrido" que utiliza una configuración de lente de 7 elementos.
En lugar de que todas las lentes estén equidistantes entre sí, estas lentes se dividen en tres grupos, dos de los cuales pueden moverse libremente. Este libre movimiento debería permitir una distancia focal variable, entre 85 mm y 135 mm, así como cambiar el zoom óptico entre 3,3X y 5,2X. Esto se puede vincular a un sensor CMOS con una resolución de hasta 32 MP y compatibilidad con agrupación de píxeles 4 en 1.
Al mismo tiempo, Xiaomi está trabajando en una configuración de lentes retráctiles, que puede colocarse encima de la cámara principal o usarse como un teleobjetivo discreto. Un beneficio importante de este mecanismo es que la lente utilizará una apertura mucho mayor que un módulo periscópico, lo que permitirá más luz y, en consecuencia, mejores imágenes. Xiaomi podría lanzar un teléfono inteligente con esta lente retráctil de gran apertura a partir de 2021.
Incluso se prevé que Apple se mude a Cámaras de periscopio en los iPhones para 2022. Si bien todavía faltan dos años para que eso suceda, la adopción de cámaras de periscopio en el iPhone podría llevarlas a convertirse en algo mucho más común de lo que son ahora. Hasta entonces, seguiremos siguiendo la evolución del sector que nos permita ver sin alejarnos demasiado de la realidad.
¿Qué opinas de las cámaras con zoom periscópico y qué papel prevés para ellas en la fotografía con teléfonos inteligentes en los próximos años? ¡Háganos saber su opinión en los comentarios a continuación!