Periscope-telekamerat tarjoavat jopa 10X optisen zoomauksen älypuhelimissa minimoiden samalla kohinaa. Näin periskooppikamerat toimivat.
Kamerat ovat välttämättömiä puhelimissa. Ensimmäisestä kamerapuhelimesta lähtien kamerat ovat olleet niin keskeisessä asemassa puhelimien brändäyksessä, että monet yritykset ansaitsevat rahaa vain laitteidensa kaappauskyvyllä. Pikseli-täydellinen (sanailu ehdottomasti tarkoitettu) valokuvat. Viime vuosina puhelinvalmistajat ovat ohjanneet luovaa energiaansa kameroiden parantamiseen ja älypuhelimien antureiden lisäämiseen. Ilmeinen tulos on ilmiömäinen lisääntynyt kilpailu merkkien välillä tarjotakseen enemmän kameroita pienemmällä rahalla. Innovaatiot ovat olleet avain selviytymiseen tässä kilpailuympäristössä, ja yksi kameratekniikka, joka on ollut innovaation ruumiillistuma on periskooppizoom-kamerat. Välittömällä 5- tai 10-kertaisella optisella suurennuksella periskooppiset telekamerat mahdollistavat nopean ja helpon zoomauksen kaukaiselle etäisyydelle.
Tämä artikkeli käsittelee periskooppizoomkameroiden käyttötarkoituksia, niiden etuja ja haittoja sekä periskooppizoomkameroiden tulevaisuutta. Mutta ennen kuin aloitamme uusimmista trendeistä, tässä on nopea yleiskatsaus siihen, mikä on saattanut johtaa tähän innovaatioon.
Lyhyt historia älypuhelinten telekamerakameroista
Vaikka Apple ei ollut ensimmäinen, joka esitteli käsitteen enemmän kuin yksi kamera puhelimissa, yritystä tulee ehdottomasti kiittää idean popularisoinnista ja muiden inspiroimisesta kelkkaan. Älypuhelinvalokuvauksen johtajana pitkään ollut Apple esitteli 2X optisella zoomilla varustetun telekameran iPhone 7 Plus -puhelimeen vuonna 2016. Optisen zoomin lisäksi tätä telekameraa käytettiin myös muotokuvien taustan syvyystietojen tallentamiseen.
Älypuhelinyritykset ovat kuitenkin pyrkineet tuomaan etäobjekteja lähemmäksi paljon pidempään. Vuonna 2013 Nokia esitteli Lumia 1020 41MP kameralla. Vaikka tämä lippulaiva Lumia ei tukenut minkäänlaista optista zoomia, 41 megapikselin sensorin valtava kuva voidaan rajata jäljittelemään näennäiszoomausta. Tähän päivään mennessä älypuhelinbrändit käyttävät samanlaista strategia suuren megapikselin kameroiden mainostamiseksi, kuten 64 MP tai 108 MP.
Samaan aikaan tietyt merkit kokeilivat myös pian todellisia liikkuvia objektiiveja, jotka ovat samanlaisia kuin osoita ja ammu -kameroita. Esimerkiksi Samsung julkaisi Galaxy S4 Zoomin vuonna 2013 ulkonevalla 10X optisella zoomilla ja xenon-salamalla. Sisäänvetyvä linssi ja xenon-salama johtivat niin vahvaan samankaltaisuuteen osoita ja ammu -kameran kanssa, että Galaxy S4 Zoomia voisi oikeutetusti kutsua kameraksi, joka toimii Androidilla ja tukee matkapuhelinyhteyttä. The Galaxy K Zoom seurasi sitä ja lanseerattiin seuraavana vuonna.
Periskooppikameran konsepti älypuhelimessa pysyi varsin uutena, kunnes Huawei teki sen suosituksi lanseeraamalla Huawei P30 Pron maaliskuussa 2019. Näin tehdessään heistä tuli ensimmäinen tuotemerkki, joka tarjosi sitä kaupallisesti. Huawei P30 Pro, kuten näimme omassa yksityiskohtainen kamerakatsaus puhelimesta, voi ottaa kuvia jopa 50-kertaisella suurennuksella. Huawei ei kuitenkaan ollut ensimmäinen brändi, joka kokeili tätä ideaa – se oli OPPO, joka esitteli ensimmäisen kerran periskooppisen kameran optisen zoomauksen MWC 2017 -messuilla. Varhaisesta käyttöönotosta huolimatta tekniikka kesti kaksi vuotta tulla oivallukseen.
Muutama kuukausi Huawei P30 Pron jälkeen OPPO esitteli OPPO Reno 10X Zoom Editionin, jossa on samanlainen periskooppinen telekamera. Noin samaan aikaan, Samsung aloitti periskooppisten kameroiden massatuotannon muiden valmistajien mukaan kilpailuun.
Mutta ennen kuin opimme tämän tekniikan mukana tulevista puhelimista, katsokaamme, miten se toimii ja mikä rooli periskoopilla on telekameramoduulissa.
Mikä on periskooppinen zoom-kamera?
Oppikirjan määritelmän mukaan periskooppi on optinen instrumentti, jonka avulla kuka tahansa voi nähdä esteen ilman, että se on näkyvissä. Se sisältää perinteisesti peilit, jotka heijastavat tai prismat, jotka taittavat valon suorassa kulmassa, jolloin ihmiset voivat nähdä, mikä on heidän todellisen näkölinjansa ylä- tai alapuolella. Periskooppeja on käytetty panssaroiduissa ajoneuvoissa, kuten panssarivaunuissa tai sukellusveneissä, useiden vuosikymmenien ajan. Instrumentti itsessään on vaaraton ja voidaan tehdä myös yksinkertaisiin hauskoihin tieteellisiin kokeisiin.
Sovellus ei eroa paljon älypuhelimien kameroista. Toisin kuin tavalliset telekamerat, jotka tarjoavat 2X tai 3X optisen zoomin, periskooppiset kamerat tarjoavat tyypillisesti 5X tai 10X zoomin käyttämällä useampaa kuin yhtä objektiivia yhdessä kameran anturin kanssa. Periskoopin tehtävänä on auttaa ottamaan huomioon erilaisia linssejä ilman, että älypuhelimen paksuus kasvaa rajusti.
Ymmärtääksesi periskoopin roolin kameramoduulin sisällä, visualisoi älypuhelin 3D-järjestelyssä eri akseleilla, joita edustavat X-, Y- ja Z-koordinaatit. Älypuhelimen näyttö on tasaisesti YZ-tasolla, kun taas sen paksuus voidaan mitata X-akselia pitkin. Perinteiset kameraanturit ja niihin kiinnitetyt linssit sijaitsevat myös YZ-tasossa, kohtisuorassa Z-akselia vastaan.
Periskooppisessa asennuksessa anturi ja linssit ovat kuitenkin XZ-tasolla ja leikkaavat Y-akselin suorassa kulmassa. Päässä, kameran anturia vastapäätä, on prisma, joka muuttaa valon suuntaa kohtisuoraan anturiin nähden. Suorakulmaisen prisman käyttö johtuu siitä, että periskooppikameroissa on neliön tai suorakaiteen muotoiset leikkaukset perinteisten pyöreiden sijasta.
Valo tulee periskooppikameran suorakaiteen muotoisen aukon kautta, taittuu suorassa kulmassa ja kulkee sitten linssien läpi ja saavuttaa anturin. Jotta 5- tai 10-kertaisella suurennuksella otetut kuvat ovat teräviä, periskooppiset telekamerat varustettu automaattitarkennuksella, jossa linssit liikkuvat eteenpäin tai taaksepäin tarkentaessaan kaukana olevaan kohteeseen sensori. Tämä näkyy seuraavassa Samsungin videossa:
Lisäksi 5-kertaisella tai suuremmalla zoomilla jopa hienovaraiset tärinät suurentuvat ja näyttävät merkittäviltä liikkeiltä. Tämän liiallisen siirtymisen välttämiseksi aiotusta kehyksestä periskooppikameroissa on OIS tai optinen vakautus - yleensä prismassa. Tämä tarkoittaa, että prisma voi liikkua vapaasti useita akseleita pitkin painovoiman muutoksiin reagoiden ja siten mukautua kaikkiin äkillisiin nykiviin liikkeisiin.
Asettamalla linssit ja suorakulmainen prisma kohtisuoraan kameran aukkoon nähden älypuhelinvalmistajat voivat säästää paljon tilaa. Tämä estää älypuhelimia, joissa on periskooppinen telekamera, olemasta naurettavan paksumpia kuin ne olisi kuviteltavissa, jos linssit sijoitettaisiin samaan tasoon muiden kameran kanssa älypuhelin.
On toinenkin mielenkiintoinen ja melko yleinen periskooppien apuohjelma, jota näemme kameroissa. SLR- tai DSLR-kameroissa käytetään peilejä tai prismoja, jotka heijastavat tai taittavat valon kameran linssistä optiseen etsimeen. SLR-kameroiden sisällä olevien periskooppien ja periskooppisen telekuvan välillä ei ole suoraa yhteyttä kamerat älypuhelimissa, emme voi ohittaa entinen saattoi olla inspiraationa uudelle aikakaudelle optinen zoom.
Ero periskoopin ja telekameran välillä
Telekamerat ovat sellaisia, jotka mahdollistavat optisen zoomauksen liikkuvan osan kanssa tai ilman. Sitä vastoin periskooppikamera on ensisijaisesti tavallisen telekameran laajennus. Suuntaerojen lisäksi tele- ja periskooppikamerat voidaan erottaa katsomalla kameran aukon muotoa. Itse asiassa periskooppisen kameran suorakaiteen muotoinen aukko helpottaa sen tunnistamista muista kameroista. Tyypilliset telekamerat sen sijaan käyttävät tavallisia pyöreitä aukkoja, eikä niitä voi tunnistaa yhdellä silmäyksellä.
Koska periskooppisessa teleobjektiivissa käytetään enemmän objektiiveja, telekameralla on pidempi polttoväli. Lopuksi, kuten tulemme näkemään tulevissa osissa, tele- tai periskooppikamerat eivät tällä hetkellä tue muuttuvaa polttoväliä, mutta jotkin tulevaisuudessa muokatut ratkaisut saattavat tehdä niin.
Älypuhelimet, joissa on periskooppinen zoom-kamera
Kuten edellä mainittiin, Huawei P30 Pro oli ensimmäinen kaupallisesti saatavilla oleva laite, joka oli varustettu 5x periskooppisella zoomilla; OPPO Reno 10X Zoom Edition seurasi pian sen jälkeen. Samsungin sähkömekaniikka aloitti myös näiden periskooppikameramoduulien valmistuksen viime vuoden kesällä, mutta kesti hetken ennen kuin ne pystyivät keräämään kunnollisen määrän tilauksia.
Kauan Huawei P30 Pron julkaisun jälkeen Vivon X30 Pro (rajoitettu Kiinaan) piti viestikapulaa "viimeisinä periskooppikameralla varustetun puhelimena" jonkin aikaa, mutta korvattiin pian Samsung Galaxy S20 Ultra. Helmikuussa 2020 lanseeratusta Galaxy S20 Ultrasta tuli myös ensimmäinen älypuhelin, joka tukee jopa 100X hybridizoomausta.
Xiaomi, joka saapuu useimpiin juhliin aikaisin, oli tämän trendin myöhässä. Heidän ensimmäinen puhelimensa, joka julkaistiin periskooppisella zoom-moduulilla, oli Mi 10 Youth Edition. Sitten tuli Realmen lippulaivamurhaaja - the Realme X3 SuperZoom - Voimanlähteenä vuoden vanha Snapdragon 855. Kaksi uudempaa lisäystä tähän yhteenvetoon ovat Samsungin ja Vivon uusimmat lippulaivalaitteet Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G ja Vivo X50 Pro, vastaavasti.
Huawei, brändi, joka on ollut useiden valokuvausalan innovaatioiden edelläkävijä, lanseerasi P30 Pron seuraajat lähes kuukausi sen jälkeen, kun Samsung julkaisi Galaxy S20 Ultran. Vaikka nämä älypuhelimet - Huawei P40 Pro ja P40 Pro+ – Huawein ilmoitus ylittää ne tekniikan suhteen ja on maininnan arvoinen. Vaikka molemmat – Huawei P40 Pro ja P40 Pro+ – on varustettu periskooppisella zoom-kameroilla, Plus-version periskooppikamerassa on 10X optinen zoom, kun taas tavallisessa Prossa on 5X optinen Zoomaus. 10X optisen zoomin periskoopin lisäksi Huawei P40 Pro+ sisältää myös toisen telekameran, jossa on 3x optinen zoomi.
Äskettäin lanseerattu Huawei Mate 40 -sarja noudattaa samaa terminologiaa kuin P40-sarja. Huawei Mate 40 Prossa ja Mate 40 Pro+:ssa on omat periskooppikamerat 5x ja 10x optisella zoomilla. Mate 40 Pro+:ssa on myös toissijainen telekamera, aivan kuten P40 Pro+:ssa. Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS seuraa Mate 40 Pro+:aa ja se on varustettu 10x periskooppisella ja 3x telekameralla.
Periskooppikameroiden takana oleva tekniikka kehittyy suhteellisen hitaammin kuin yleinen numeropeli kameran resoluutiossa. Vaikka se on houkutellut sekä kuluttajia että valmistajia, sitä ei juhlita muiden teknologioiden, kuten supernopean latauksen tai jatkuvasti lisääntyvän näytön virkistystaajuudet. Älypuhelinbrändit, kuten OPPO, ovat pyrkineet korjaamaan näiden periskooppikameroiden rajoituksia.
Ennen kuin tarkastelemme näitä rajoituksia, käydään läpi periskooppisten kameroiden tarjoamat edut.
Periskooppisen zoom-kameran edut
Kuten yllä näimme, älypuhelimien zoomausominaisuudet ovat kehittyneet huomattavasti viimeisen vuosikymmenen aikana. Periskooppiset zoomkamerat ovat luoneet uuden ennakkotapauksen älypuhelimen optisen zoomin suhteen. Niiden merkittävin etu on, että niiden avulla voit kaapata kaukana olevan kohteen tai maiseman, joka on hyvin samanlainen kuin kohdista ja ammu ilman objektiivin varsinaista liikettä. Samanaikaisesti periskoopin kohtisuorassa suunnassa älypuhelinvalmistajat voivat sovittaa kameran anturin ja tarvittavat linssit älypuhelimen rungossa maksamatta niistä liian kalliiksi paksuus.
Ero kohinassa kuvissa, jotka on otettu 10-kertaisella suurennuksella käyttämällä Huawei Mate 40 Pron hybridizoomaa ja iPhone 12:n digitaalista zoomia
Periskooppisen telekameran pidemmän polttovälin lisäksi, joka on ihanteellinen kaukaisten etäisyyksien kuvaamiseen OIS varmistaa, että periskooppisella optisella zoomilla otetuissa kuvissa on paljon vähemmän kuvakohinaa kuin digitaalisessa Zoomaus. Päivänvalon lisäksi ominaisuus on kätevä valokuvattaessa hämärässä tai yöllä.
Älypuhelimien digitaalisen zoomin haasteiden ja rajoitusten korjaamisen lisäksi älypuhelimien periskooppiset zoom-moduulit antavat käyttäjille mahdollisuuden kurkistaa myös mikromaailmaan. Periskooppisella kameralla voit ottaa makrokuvia jopa menemättä liian lähelle kohdetta. Tämä on erityisen hyödyllistä, jos olet intohimoinen hyönteisten tai pienten matelijoiden vangitsemiseen.
Tässä kamerajärjestelyssä on kuitenkin tiettyjä haittoja, kuten alla kerromme.
Periscopic Zoom -kameran haitat
Vaikka periskooppiset zoom-kamerat lisäävät mahdollisuuden zoomata lähempiin objekteihin paljon tehokkaammin kuin digitaalinen zoom, niillä on myös tiettyjä rajoituksia. Periskooppisen telekuvan suurin haaste on, että vaikka se antaa sinulle vapauden zoomata optisesti kauas pois objekteista tai lähellä pientä kohdetta, sen polttoväli – ja siten myös zoomausominaisuudet – on kiinnitetty tiettyyn arvoon. Linssikokoonpanon sisällä oleva rajallinen tila estää linssiryhmää liikkumasta liikaa. Liike voi vain helpottaa automaattitarkennusta, mutta ei lähentää tai loitontaa. Siten se ei anna sinun zoomata lähemmäs tai loitontaa yhtä vapaasti kuin todellisuudessa liikkuva zoom-objektiivi, joka on kiinnitetty kohdista ja ammu, DSLR- tai peilittömään kameraan.
Tämä tarkoittaa, että digitaalinen zoom käynnistyy muilla suurennusarvoilla kuin periskooppikameran tukemilla suurennusarvoilla periskooppisesta asetuksesta huolimatta. Jos esimerkiksi älypuhelin tukee 5X optista zoomia, periskooppinen kamera ei käynnisty ennen kuin zoomaa 5X. zoomaa ja jatka sen sijaan ensisijaisen kameran käyttöä tai toinen telekamera tukee pienempää suurennusta digitaalisella Zoomaus.
Jos nyt haluat kaapata jotain polttovälillä, joka on suurempi kuin 5X – esimerkiksi 10X, älypuhelin vaihtaa periskooppikameraan ja zoomaa sitten digitaalisesti 2X, mikä johtaa 10X yhdistettyyn zoomiin. Älypuhelinyritykset kutsuvat tätä mielellään "hybridizoomiksi", optisen ja digitaalisen zoomin yhdistelmäksi.
Esimerkiksi Huawei Mate 40 Pro+ käyttää pääkameraa 1x-3x polttovälillä ja zoomaa digitaalisesti, kun yksi lisää suurennusta. 3X zoomilla ja sitä pidemmällä etsin vaihtaa telekameraan, jossa on 3X optinen zoom. Tämä kamera on edelleen käytössä 9,9-kertaiseen suurennokseen asti (rajaamalla 3-kertaisen kuvan digitaalisesti), jonka jälkeen puhelin vaihtaa periskooppikameraan, jossa on 10-kertainen optinen zoom. Yli 10-kertaisen suurennoksen arvoilla puhelin rajautuu jälleen 10-kertaiseen kuvaan, mikä luottaa "hybridi"-zoomaukseen. Luonnollisesti laitteissa, joissa on 5-kertainen periskooppinen zoom-kameramoduuli, siirtyminen tapahtuu 5-kertaisella polttovälillä.
Toinen periskooppikameroiden keskeinen haittapuoli on, että polttovälin kasvaessa näkökenttä kaventuu ja kameran aukko on pienempi kuin pääkamerassa – olettaen, että molemmissa kameroissa käytetyt objektiivit ovat lähes identtinen. Pienemmällä aukolla tunnistimeen tulevan valon määrä vähenee, mikä lisää ympäristön valon tarvetta. Tämän seurauksena periskooppisella kameralla otetut kuvat ovat joko hämärästi valaistuja tai keinotekoisesti ylivalotettuja verrattuna pääkameraan, jossa on paljon suurempi aukko.
Kuten odotettiin, digitaalinen zoom tuo kuvaan kohinaa ja visuaalisia esineitä. Tämä osoittaa, että vaikka periskooppinen zoom on melko voimakas, siitä puuttuu monipuolisuus, jonka todella liikkuva teleobjektiivi sallii.
Onko periskooppinen zoom tulevaisuus telekuvauksessa?
Periskooppisten telekameroiden konsepti on edistyksellinen askel digitaalista zoomia edellä, mutta edellä luetellut rajoitukset todistavat paremman ratkaisun tarpeellisuudesta. Oltuaan ensimmäinen yritys, joka innovoi periskooppikameroita, OPPO työskentelee nyt edistyneen konseptin parissa, jossa on säädettävä polttoväli, joka mahdollistaisi vaihtelevan optisen zoomin. Elokuussa 2020 OPPO paljasti konseptinsa "optinen hybridizoom", joka käyttää 7 elementin objektiivia.
Sen sijaan, että kaikki linssit olisivat yhtä kaukana toisistaan, nämä linssit on jaettu kolmeen ryhmään - joista kaksi voi liikkua vapaasti. Tämän vapaan liikkeen tulisi mahdollistaa vaihteleva polttoväli, joka vaihtelee välillä 85 mm ja 135 mm, sekä optisen zoomin vaihtaminen välillä 3,3-5,2X. Tämä voidaan liittää CMOS-kennoon, jonka resoluutio on jopa 32 megapikseliä ja joka tukee 4-in-1 pikselin yhdistämistä.
Samaan aikaan, Xiaomi työskentelee sisäänvedettävän objektiivin asennuksen parissa, joka voidaan kiinnittää joko pääkameran päälle tai käyttää erillisenä teleobjektiivina. Yksi tämän mekanismin suuri etu on, että objektiivi käyttää paljon suurempaa aukkoa kuin periskooppinen moduuli, mikä mahdollistaa enemmän valoa ja näin ollen parempia kuvia. Xiaomi saattaa tuoda markkinoille tällä sisäänvedettävällä laaja-aukkoisella objektiivilla varustetun älypuhelimen jo vuonna 2021.
Jopa Applen ennustetaan siirtyvän periskooppikameroita iPhoneissa vuoteen 2022 mennessä. Vaikka siihen on vielä kaksi vuotta aikaa, periskooppikameroiden käyttöönotto iPhonessa saattaa saada niistä paljon yleisempiä kuin nyt. Siihen asti jatkamme alan kehityksen seuraamista, mikä antaa meille mahdollisuuden nähdä hyppäämättä liian kauas todellisuudesta.
Mitä mieltä olet periskooppisista zoom-kameroista ja minkä roolin näet niille älypuhelinkuvauksessa lähivuosina? Kerro meille mielipiteesi alla olevissa kommenteissa!