Koja je razlika između periskopa i telefoto kamere?

Kamere su nezamjenjive za telefone. Još od prvog telefona s kamerom, kamere su bile toliko središnje u brendiranju telefona da mnoge tvrtke zarađuju isključivo na sposobnosti svojih uređaja da snimaju Pixel-savršeno (dosjetka definitivno namijenjena) fotografije. Posljednjih su godina proizvođači telefona svoju kreativnu energiju usmjerili na poboljšanje kamera i uvođenje više senzora na pametne telefone. Očigledan rezultat je fenomenalan porast konkurencije između robnih marki da ponude više kamera za manje dolara. Inovacije su bile ključ za preživljavanje u ovom konkurentskom okruženju, a jedna tehnologija kamere bila je glavna oličenje inovacije je periskopske kamere za zumiranje. S trenutnim optičkim povećanjem od 5X ili 10X, periskopske telefoto kamere omogućuju brzo i jednostavno zumiranje u daleku udaljenost.

Ovaj članak govori o upotrebi periskopskih zum kamera, njihovim prednostima i nedostacima, te budućoj budućnosti periskopskih zum kamera. Ali prije nego što počnemo s najnovijim trendovima, evo kratkog pregleda onoga što je moglo dovesti do ove inovacije.

Kratka povijest telefoto kamera za pametne telefone

Iako Apple nije prvi predstavio koncept više od jedne kamere na telefonima, tvrtki svakako treba pripisati zasluge za popularizaciju ideje i inspiriranje drugih da se ukrcaju na nju. Dugogodišnji lider u fotografiji pametnih telefona, Apple je 2016. predstavio telefoto kameru s 2X optičkim zumom na iPhone 7 Plus. Osim optičkog zooma, ova telefoto kamera također se koristila za snimanje podataka o dubini pozadine za portretne slike.

Međutim, tvrtke za pametne telefone već su dulje u potrazi za približavanjem udaljenih objekata. Nokia je 2013. predstavila Lumia 1020 s kamerom od 41MP. Iako ova vodeća Lumia nije podržavala bilo koju vrstu optičkog zooma, ogromna slika sa senzora od 41 MP mogla se izrezati kako bi se oponašao pseudo zum. Do danas, marke pametnih telefona koriste slično strategija za promicanje kamera s velikim brojem megapiksela, poput 64MP ili 108MP.

U međuvremenu, određene robne marke također su kratko eksperimentirale sa stvarnim postavkama pokretnih leća sličnim usmjeri-i-snimi kamerama. Na primjer, Samsung je 2013. godine lansirao Galaxy S4 Zoom s izbočenom lećom od 10X optičkog zooma i ksenonskom bljeskalicom. Objektiv koji se uvlači i ksenonska bljeskalica doveli su do tako velike sličnosti s fotoaparatom usmjerenim i snimaj da Galaxy S4 Zoom s pravom bi se mogao nazvati kamerom koja radi na Androidu i podržava mobilnu povezanost. The Galaxy K Zoom slijedio ga je, lansirajući sljedeće godine.

Koncept periskopske kamere na pametnom telefonu ostao je prilično nov dok ga Huawei nije popularizirao lansiranjem Huawei P30 Pro u ožujku 2019. Time su postali prvi brend koji ga je ponudio komercijalno. Huawei P30 Pro, kao što smo vidjeli u našem detaljan pregled kamere telefona, mogao je snimati fotografije s povećanjem do 50x. Međutim, Huawei nije bio prvi brend koji je eksperimentirao s ovom idejom - OPPO je prvi predstavio mogućnosti optičkog zumiranja periskopske kamere na MWC 2017. Unatoč ranom uvođenju, tehnologiji je trebalo dvije godine doći do spoznaje.

Nekoliko mjeseci nakon Huawei P30 Pro, OPPO je predstavio OPPO Reno 10X Zoom Edition sa sličnim postavom periskopske telefoto kamere. Otprilike u isto vrijeme, Samsung je započeo masovnu proizvodnju periskopskih kamera kako bi se drugi proizvođači pridružili utrci.

Ali prije nego što saznamo o telefonima koji dolaze s ovom tehnologijom, pogledajmo kako radi i kakvu ulogu igra periskop u modulu telefoto kamere.

Što je kamera s periskopskim zumom?

Prema definiciji iz udžbenika, periskop je optički instrument koji svakome omogućuje da vidi oko prepreke, a da ona nije vidljiva. Tradicionalno uključuje zrcala koja reflektiraju ili prizme koje lome svjetlost pod pravim kutom, omogućujući ljudima da vide što je iznad ili ispod njihove stvarne linije vida. Periskop se već nekoliko desetljeća koristi u oklopnim vozilima poput tenkova ili podmornica. Sam instrument je bezopasan i također se može napraviti za neke jednostavne zabavne znanstvene eksperimente.

Aplikacija se ne razlikuje puno kada je riječ o kamerama pametnih telefona. Za razliku od standardnih telefoto kamera koje nude 2X ili 3X optički zoom, periskopske kamere obično nude 5X ili 10X zumiranje koristeći više od jedne leće zajedno sa senzorom kamere. Uloga periskopa je pomoći u prilagodbi niza leća bez drastičnog povećanja debljine pametnog telefona.

Da biste razumjeli ulogu periskopa unutar modula kamere, vizualizirajte pametni telefon u 3D rasporedu s različitim osima predstavljenim koordinatama X, Y i Z. Pametni telefon leži ravnim ekranom na YZ ravnini, dok se njegova debljina može mjeriti duž X-osi. Tradicionalni senzori fotoaparata i pričvršćeni objektivi također leže u ravnini YZ, okomito na Z-os.

U slučaju periskopskog postava, međutim, senzor i leće leže na ravnini XZ i sijeku Y-os pod pravim kutom. Na kraju, nasuprot senzoru kamere, nalazi se prizma koja mijenja smjer svjetlosti okomito na senzor. Upotreba pravokutne prizme razlog je zašto periskopske kamere imaju kvadratne ili pravokutne izreze umjesto tradicionalnih kružnih.

Svjetlost ulazi kroz pravokutni otvor za periskopsku kameru, lomi se pod pravim kutom, zatim prolazi kroz leće i dolazi do senzora. Kako bi se osiguralo da slike snimljene s povećanjem od 5X ili 10X budu oštre, periskopske telefoto kamere su opremljen podrškom za autofokus pri kojem se leće pomiču naprijed ili natrag kako bi se fokusirale na udaljeni objekt na senzor. To je demonstrirano u sljedećem videu tvrtke Samsung:

Nadalje, pri zumiranju od 5x ili više, čak se i suptilni potresi povećavaju i čine se poput značajnih pokreta. Kako bi se izbjegao ovaj pretjerani pomak od predviđenog okvira, periskopske kamere imaju OIS ili optičku stabilizaciju — obično u prizmi. To znači da se prizma može slobodno kretati duž višestrukih osi reagirajući na promjene gravitacije i, prema tome, prilagoditi se svakom iznenadnom trzaju.

Postavljanjem leća i pravokutne prizme okomito na otvor kamere, proizvođači pametnih telefona mogu znatno uštedjeti na prostoru. To sprječava pametne telefone s periskopskim telefoto kamerama da budu suludo deblji od njih zamislivo bi bilo kad bi leće bile postavljene u istoj ravnini kao i druge kamere na pametni telefon.

Postoji još jedna zanimljiva i prilično uobičajena korisnost periskopa koju vidimo u fotoaparatima. SLR ili DSLR fotoaparati koriste zrcala ili prizme za reflektiranje ili lomljenje svjetla s leće fotoaparata na optičko tražilo. Iako ne postoji izravna veza između periskopa unutar SLR fotoaparata i periskopskog telefotoa kamere na pametnim telefonima, ne možemo odbaciti ono prvo možda je bilo nadahnuće za novo doba optički zoom.

Razlika između periskopa i telefoto kamere

Telefoto kamere su one koje omogućuju optičko zumiranje sa ili bez pokretnog dijela. Nasuprot tome, periskopska kamera prvenstveno je proširenje standardne telefoto kamere. Osim po razlici u orijentaciji, telefoto i periskopske kamere možemo razlikovati i po obliku otvora kamere. Zapravo, pravokutni otvor za periskopsku kameru olakšava prepoznavanje od ostalih vrsta kamera. Tipične telefoto kamere, s druge strane, koriste standardne kružne otvore i ne mogu se identificirati samo jednim pogledom.

S obzirom na veći broj leća koje se koriste unutar periskopske telefoto postavke, telefoto kamera ima veću žarišnu duljinu. Na kraju, kao što ćemo vidjeti u nadolazećim odjeljcima, ni telefoto ni periskopske kamere trenutačno ne podržavaju promjenjivu žarišnu duljinu, ali neka modificirana rješenja u budućnosti bi to mogla učiniti.

Pametni telefoni s kamerom s periskopskim zumom

Kao što smo gore spomenuli, Huawei P30 Pro bio je prvi komercijalno dostupan uređaj opremljen 5x periskopskim zumom; OPPO Reno 10X Zoom Edition uslijedio je ubrzo nakon toga. Samsungova elektromehanika također je pokrenula proizvodnju ovih modula periskopske kamere u ljeto prošle godine, ali je trebalo neko vrijeme prije nego što su mogli skupiti pristojan broj narudžbi.

Dugo nakon što je Huawei P30 Pro predstavljen, Vivo X30 Pro (ograničeno na Kinu) držao je palicu kao "najnoviji telefon s periskopskom kamerom" neko vrijeme, ali ga je ubrzo zamijenio Samsung Galaxy S20 Ultra. Lansiran u veljači 2020., Galaxy S20 Ultra također je postao prvi pametni telefon koji podržava do 100X hibridni zum.

Xiaomi, koji rano stiže na većinu zabava, kasno je došao u ovaj trend. Njihov prvi telefon koji je lansiran s periskopskim modulom zumiranja bio je Mi 10 izdanje za mlade. Zatim je došao Realmeov glavni ubojica — the Realme X3 SuperZoom — pogonjen godinu dana starim Snapdragonom 855. Dva od novijih dodataka ovom popisu su najnoviji vodeći uređaji iz Samsunga i Viva - Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G i Vivo X50 Pro, odnosno.

Huawei, marka koja je bila pionir u nekoliko inovacija na polju fotografije, lansirala je nasljednike P30 Pro gotovo mjesec dana nakon što je Samsung predstavio Galaxy S20 Ultra. Dok ovi pametni telefoni — Huawei P40 Pro i P40 Pro+ — prethode ostalim spomenutim u gornjem paragrafu, Huaweijeva najava ih nadmašuje u pogledu tehnologije i vrijedna je ekskluzivnog spomena. Dok su oba – Huawei P40 Pro i P40 Pro+ – opremljena kamerama s periskopskim zumom, periskopska kamera na Plus varijanti ima 10X optički zum dok obični Pro ima 5X optički zum. Uz 10X optički zoom periskop, Huawei P40 Pro+ također ima još jednu telefoto kameru fiksiranu na 3x optički zoom.

Što je nedavno pokrenut Huawei Mate 40 serija slijedi istu terminologiju kao serija P40. Huawei Mate 40 Pro i Mate 40 Pro+ imaju namjenske periskopske kamere s 5x i 10x optičkim zumom. Mate 40 Pro+ također ima sekundarnu telefoto kameru, baš kao i P40 Pro+. Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS slijedi Mate 40 Pro+ i dolazi opremljen s 10x periskopskom i 3x telefoto kamerom.

Tehnologija koja stoji iza periskopskih kamera razvija se relativno sporije od opće igre brojeva u razlučivosti kamere. Iako je privukla i potrošače i proizvođače -- nije slavljena kao druge tehnologije poput superbrzog punjenja ili stalnog povećanja stope osvježavanja zaslona. Robne marke pametnih telefona poput OPPO-a rade na rješavanju ograničenja ovih periskopskih kamera.

Prije nego što pogledamo ova ograničenja, prođimo kroz prednosti koje nude periskopske kamere.

Prednosti kamere s periskopskim zumom

Kao što smo vidjeli gore, mogućnosti zumiranja pametnih telefona znatno su se razvile tijekom posljednjeg desetljeća. Kamere s periskopskim zumom postavile su novi presedan kada je riječ o optičkom zumiranju na pametnom telefonu. Njihova najistaknutija prednost je što vam omogućuju da snimite udaljeni objekt ili krajolik na razini usmjeri-i-snimi fotoaparata bez stvarnog pomicanja objektiva. Istodobno, okomita orijentacija periskopa omogućuje proizvođačima pametnih telefona postavljanje senzora kamere i skup potrebnih leća unutar kućišta pametnog telefona, a da pritom ne koštaju previše u smislu debljina.

Razlika u šumu na slikama snimljenim s povećanjem od 10X korištenjem hibridnog zuma na Huawei Mate 40 Pro i digitalnog zuma na iPhoneu 12

Osim veće žarišne duljine periskopske telefoto kamere, koja je idealna za snimanje na daljinu objektima, OIS osigurava da slike snimljene periskopskim optičkim zumom imaju puno manje šuma nego digitalne zum. Osim dnevnog svjetla, značajka je korisna kada je u pitanju fotografija pri slabom svjetlu ili noću.

Osim što otklanjaju izazove i ograničenja s kojima se suočavamo s digitalnim zumiranjem na pametnim telefonima, periskopski moduli zumiranja na pametnim telefonima također omogućuju korisnicima da zavire u mikro svijet. Periskopsku kameru možete koristiti za snimanje makro snimaka, čak i bez približavanja objektu. Ovo je posebno korisno ako volite hvatanje insekata ili sićušnih gmazova.

Međutim, postoje određeni nedostaci ovog rasporeda kamere, o čemu ćemo govoriti u nastavku.

Nedostaci kamere s periskopskim zumom

Iako kamere s periskopskim zumom dodaju mogućnost zumiranja objekata izbliza mnogo učinkovitije od digitalnog zumiranja, one također predstavljaju određena ograničenja. Najveći izazov s periskopskim telefoto postavom je taj što vam daje slobodu da optički zumirate odmaknuti od objekata ili približiti se sićušnom objektu, njegova žarišna duljina — a time i mogućnosti zumiranja — fiksni su na određenu vrijednost. Ograničeni prostor unutar postava leća sprječava previše pomicanja niza leća. Pokret može samo olakšati autofokus, ali ne i zumiranje. Dakle, ne dopušta vam povećavanje ili smanjivanje tako slobodno kao pokretna leća za zumiranje pričvršćena na usmjeri i snimaj, DSLR ili fotoaparat bez zrcala.

To znači da digitalno zumiranje djeluje na vrijednostima povećanja koje nisu one koje podržava periskopska kamera unatoč periskopskoj postavci. Na primjer, ako pametni telefon podržava 5X optičko zumiranje, periskopska kamera neće stupiti u akciju dok ne zumirate na 5X zumirati i umjesto toga nastaviti koristiti primarnu kameru ili neka druga telefoto kamera podržava manje povećanje s digitalnim zum.

Sada, ako želite snimiti nešto na žarišnoj duljini većoj od 5X — recimo na 10X, pametni telefon se prebacuje na periskopsku kameru i zatim digitalno zumira 2X, što dovodi do složenog zuma od 10X. Proizvođači pametnih telefona to vole nazivati ​​"hibridnim" zumom, kombinacijom optičkog i digitalnog zumiranja.

Na primjer, Huawei Mate 40 Pro+ koristi primarnu kameru između 1x i 3x žarišne duljine, digitalno zumirajući kako se povećava povećanje. Pri 3X zumiranju i većem, tražilo se prebacuje na telefoto kameru s 3X optičkim zumiranjem. Ova kamera nastavlja biti u upotrebi do povećanja od 9,9X (izrezujući 3X sliku digitalno), nakon čega se telefon prebacuje na periskopsku kameru s 10X optičkim zumom. Na vrijednostima iznad 10X povećanja, telefon ponovno izrezuje 10X sliku — oslanjajući se na "hibridni" zum. Naravno, na uređajima s modulima kamere s periskopskim zumom od 5X, prijelaz se događa na 5X žarišne duljine.

Još jedan ključni nedostatak periskopskih kamera je taj što se povećanjem žarišne duljine vidno polje sužava, a otvor blende kamere je manji od primarne kamere — pod pretpostavkom da su leće koje se koriste u obje kamere gotovo identičan. S manjim otvorom blende smanjuje se količina svjetlosti koja pada na senzor, što dovodi do potrebe za više ambijentalnog svjetla. Kao rezultat toga, slike snimljene periskopskom kamerom su ili slabo osvijetljene ili umjetno preeksponirane u usporedbi s primarnom kamerom s puno većim otvorom blende.

Kao što je i očekivano, s digitalnim zumom dolazi šum i vizualni artefakti na slici. Ovo dokazuje da, iako je periskopski zum prilično moćan, nedostaje mu svestranost koju dopušta pokretni teleobjektiv.

Je li periskopski zum budućnost za telefoto?

Koncept periskopskih telefoto kamera progresivan je korak ispred digitalnog zooma, ali ograničenje koje smo gore naveli svjedoči o nužnosti boljeg rješenja. Nakon što je bio prva tvrtka koja je inovirala periskopske kamere, OPPO sada radi na naprednom konceptu s promjenjivom žarišnom duljinom, koji bi omogućio promjenjivi optički zoom. U kolovozu 2020. OPPO je otkrio svoj koncept "hibridni optički zoom" koji koristi postavku leće od 7 elemenata.

Umjesto da sve leće budu jednako udaljene jedna od druge, te su leće podijeljene u tri skupine — od kojih se dvije mogu slobodno kretati. Ovo slobodno kretanje trebalo bi omogućiti promjenjivu žarišnu duljinu, u rasponu između 85 mm i 135 mm, kao i promjenjivi optički zum između 3,3X i 5,2X. To se može povezati s CMOS senzorom rezolucije do 32 MP i podrškom za združivanje piksela 4 u 1.

U isto vrijeme, Xiaomi radi na postavljanju uvlačivih leća, koji se može pričvrstiti na vrh primarne kamere ili koristiti kao diskretni teleobjektiv. Jedna od glavnih prednosti ovog mehanizma je ta što će leća koristiti puno veći otvor blende od periskopskog modula, što omogućuje više svjetla i, posljedično, bolje slike. Xiaomi bi mogao lansirati pametni telefon s ovim uvlačivim objektivom širokog otvora blende već do 2021.

Predviđa se da će se čak i Apple preseliti u periskopske kamere na iPhoneima do 2022. Iako postoje još dvije godine prije nego što se to dogodi, usvajanje periskopskih kamera na iPhoneu moglo bi dovesti do toga da postanu puno više mainstream nego što su sada. Do tada, nastavit ćemo pratiti razvoj u industriji koji nam omogućuje da vidimo bez odmicanja previše od stvarnosti.

Što mislite o kamerama s periskopskim zumom i kakvu im ulogu predviđate u fotografiji putem pametnih telefona u sljedećih nekoliko godina? Javite nam svoje mišljenje u komentarima ispod!