A periszkópos teleobjektív kamerák akár 10-szeres optikai zoomot is biztosítanak okostelefonokon, miközben minimálisra csökkentik a zajt. Íme, hogyan működnek a periszkópos kamerák.
A fényképezőgépek nélkülözhetetlenek a telefonokhoz. Az első kamerás telefon megjelenése óta a kamerák annyira központi szerepet töltenek be a telefonok márkaépítésében, hogy sok vállalat csak az eszközeik rögzítési képességei alapján fizet. Pixel tökéletes (határozottan szándékos szójáték) fényképeket. Az elmúlt években a telefongyártók kreatív energiájukat kamerák fejlesztésére és több érzékelő elhelyezésére fordították az okostelefonokon. Ennek nyilvánvaló eredménye a márkák közötti verseny fenomenális növekedése, hogy több kamerát kínáljanak kevesebb dollárért. Az innováció volt a kulcs a túléléshez ebben a versenykörnyezetben, és az egyik kameratechnológia, amely az volt az innováció megtestesítője periszkópos zoom kamerák. Az azonnali 5-szörös vagy 10-szeres optikai nagyításnak köszönhetően a periszkópos teleobjektív kamerák gyors és egyszerű nagyítást tesznek lehetővé a távoli távolságokba.
Ez a cikk a periszkópos zoom kamerák használatáról, előnyeiről és hátrányairól, valamint a periszkópos zoom kamerák jövőjéről szól. Mielőtt azonban a legújabb trendekkel kezdenénk, íme egy gyors áttekintés arról, hogy mi vezethetett ehhez az újításhoz.
A teleobjektív okostelefonos kamerák rövid története
Bár nem az Apple volt az első, aki bevezette a fogalmát több kamera a telefonokon, mindenképpen a cég érdeme, hogy népszerűsítette az ötletet és inspirált másokat, hogy beszálljanak a banda kocsijába. Az okostelefonos fotózásban sokáig vezető szerepet betöltő Apple 2016-ban bemutatta a 2X optikai zoommal rendelkező teleobjektív kamerát az iPhone 7 Plus-on. Az optikai zoom mellett ezt a telefotó-kamerát a háttérmélység adatok rögzítésére is használták portréképekhez.
Az okostelefon-gyártók azonban már sokkal régebb óta törekszenek arra, hogy távoli objektumokat közelebb hozzanak egymáshoz. 2013-ban a Nokia bemutatta a Lumia 1020 41 MP-es kamerával. Noha ez a zászlóshajó Lumia nem támogat semmilyen optikai zoomot, a 41 MP-es érzékelő hatalmas képét le lehetett vágni, hogy pszeudo zoomot emuláljanak. A mai napig az okostelefon-márkák hasonlót használnak stratégiát a nagy megapixelszámmal rendelkező kamerák népszerűsítésére, például 64 MP vagy 108 MP.
Eközben bizonyos márkák rövid időn belül kísérleteztek a tényleges mozgóobjektív-beállításokkal, amelyek hasonlóak a point-and-shoot kamerákhoz. Például a Samsung 2013-ban piacra dobta a Galaxy S4 Zoom-ot, amely egy kiálló 10-szeres optikai zoom objektívvel és xenon vakuval készült. A visszahúzódó objektív és a xenon vaku olyan erős hasonlóságot mutatott egy célzó- és lövöldözős kamerával, a Galaxy S4 Zoom-ot méltán nevezhetnénk Androidon futó és mobilkapcsolatot támogató kamerának. A Galaxy K Zoom követte, és a következő évben indult.
Az okostelefonok periszkópos kamerájának koncepciója egészen újszerű maradt egészen addig, amíg a Huawei népszerűvé nem tette a Huawei P30 Pro piacra dobásával 2019 márciusában. Ezzel ők lettek az első márka, amely kereskedelmi forgalomba is kínálta. A Huawei P30 Pro, ahogy a miénkben is láttuk részletes kamera áttekintés a telefonról akár 50-szeres nagyítással is készíthet felvételeket. Azonban nem a Huawei volt az első márka, amely kísérletezett ezzel az ötlettel – az OPPO mutatta be először a periszkópos kamera optikai zoom képességeit az MWC 2017 kiállításon. A korai bevezetés ellenére a technológia két évig tartott felismerésre jutni.
Néhány hónappal a Huawei P30 Pro megjelenése után az OPPO bemutatta az OPPO Reno 10X Zoom Edition-t egy hasonló periszkópos teleobjektív kamera-beállítással. Körülbelül ugyanabban az időben, A Samsung elkezdte periszkópos kamerák sorozatgyártását hogy más gyártók is csatlakozzanak a versenyhez.
Mielőtt azonban megismerkednénk az ezzel a technológiával érkező telefonokkal, nézzük meg, hogyan működik, és milyen szerepet játszik a periszkóp a teleobjektív kameramodulban.
Mi az a periszkópos zoom kamera?
A tankönyvi definíció szerint a periszkóp egy optikai műszer, amely lehetővé teszi, hogy bárki körülnézzen egy akadályt anélkül, hogy az látható lenne. Hagyományosan olyan tükröket vagy prizmákat tartalmaz, amelyek derékszögben törik meg a fényt, lehetővé téve az emberek számára, hogy lássák, mi van a tényleges látószögük felett vagy alatt. A periszkópokat évtizedek óta használják páncélozott járművekben, például tankokban vagy tengeralattjárókban. Maga a műszer ártalmatlan, és néhány egyszerű szórakoztató tudományos kísérlethez is elkészíthető.
Az alkalmazás nem sokban különbözik az okostelefonok kameráitól. A 2-szeres vagy 3-szoros optikai zoomot kínáló hagyományos telefotó kamerákkal szemben a periszkópos kamerák általában 5-szörös vagy 10-szeres zoomot kínálnak, ha több objektívet használnak a kameraérzékelővel együtt. A periszkóp szerepe az, hogy segítsen a lencsék tömbjének elhelyezésében az okostelefon vastagságának drasztikus növelése nélkül.
Ahhoz, hogy megértse a periszkóp szerepét a kameramodulon belül, jelenítse meg az okostelefont 3D-s elrendezésben, különböző tengelyekkel, amelyeket X, Y és Z koordináták képviselnek. Az okostelefon képernyője az YZ síkban fekszik, vastagsága pedig az X tengely mentén mérhető. A hagyományos kameraérzékelők és a hozzájuk tartozó objektívek szintén az YZ síkban, a Z-tengelyre merőlegesen helyezkednek el.
Periszkópos elrendezés esetén azonban az érzékelő és a lencsék az XZ síkon fekszenek, és derékszögben metszik az Y tengelyt. A végén, a kamera érzékelőjével szemben egy prizma található, amely az érzékelőre merőlegesen változtatja a fény irányát. A derékszögű prizma miatt a periszkópos kamerák négyzet vagy téglalap alakú kivágásokkal rendelkeznek a hagyományos kör alakúak helyett.
A fény a periszkóp kamera téglalap alakú nyílásán keresztül jut be, derékszögben megtörik, majd áthalad a lencséken és eléri az érzékelőt. Annak érdekében, hogy az 5-szörös vagy 10-szeres nagyítással készült képek élesek legyenek, a periszkópos telefotó kamerák autofókusz támogatással van felszerelve, amelyben az objektívek előre vagy hátra mozognak, hogy egy távoli tárgyra fókuszáljanak érzékelő. Ezt mutatja be a Samsung következő videója:
Ezenkívül 5-szörös vagy nagyobb zoom mellett még a finom rázkódások is felnagyíthatók, és jelentős mozgásnak tűnnek. A tervezett kerettől való túlzott eltolódás elkerülése érdekében a periszkóp-kamerák OIS-sel vagy optikai stabilizátorral készülnek – általában a prizmában. Ez azt jelenti, hogy a prizma szabadon mozoghat több tengely mentén, reagálva a gravitáció változásaira, és ezért alkalmazkodik minden hirtelen rángatózó mozgáshoz.
Az objektívek és a derékszögű prizma kameranyílásra merőleges elrendezésével az okostelefon-gyártók rengeteg helyet takaríthatnak meg. Ez megakadályozza, hogy a periszkópos teleobjektív kamerával rendelkező okostelefonok nevetségesen vastagabbak legyenek, mint azok elképzelhető, ha az objektíveket ugyanabba a síkban helyeznék el, mint a többi kamerát okostelefon.
A periszkópoknak van egy másik érdekes és meglehetősen gyakori eszköze, amelyet a kamerákban látunk. Az SLR vagy DSLR fényképezőgépek tükrök vagy prizmák segítségével tükrözik vagy törik meg a fényt a fényképezőgép lencséjéről az optikai keresőre. Noha nincs közvetlen kapcsolat a tükörreflexes fényképezőgépekben található periszkópok és a periszkópos telefotó között kamerák okostelefonokon, nem tudjuk felülbírálni az előbbi inspirációt jelenthetett az új kor számára optikai zoom.
Különbség a periszkóp és a teleobjektív kamera között
A teleobjektív kamerák azok, amelyek lehetővé teszik az optikai zoomot mozgó résszel vagy anélkül. Ezzel szemben a periszkóp kamera elsősorban a szabványos teleobjektív kamera kiterjesztése. A telefotó és periszkóp kamerák a tájolásbeli különbségek mellett a kameranyílás alakjából is megkülönböztethetők. Valójában a periszkópos kamera téglalap alakú nyílása megkönnyíti a más típusú kameráktól való megkülönböztetést. A tipikus teleobjektív kamerák viszont szabványos kör alakú nyílásokat használnak, és nem azonosíthatók egyetlen pillantással.
A periszkópos teleobjektívben használt objektívek nagyobb száma miatt a teleobjektív nagyobb gyújtótávolságú. Végül, ahogy a következő részekben látni fogjuk, jelenleg sem a teleobjektív, sem a periszkóp kamerák nem támogatják a változó gyújtótávolságot, de néhány módosított megoldás a jövőben ezt megteheti.
Periszkópos zoom kamerával ellátott okostelefonok
Ahogy fentebb említettük, a Huawei P30 Pro volt az első kereskedelemben kapható, 5-szörös periszkópos zoommal felszerelt készülék; Nem sokkal ezután következett az OPPO Reno 10X Zoom Edition. Tavaly nyáron a Samsung elektromechanikája is elindította ezeknek a periszkóp-kameramoduloknak a gyártását, de eltartott egy ideig, mire megfelelő számú rendelést tudtak felhalmozni.
Jóval a Huawei P30 Pro megjelenése után, Vivo X30 Pro (Kínára korlátozva) egy ideig a "legújabb periszkópos kamerás telefonként" tartotta a stafétabotot, de hamarosan felváltotta a Samsung Galaxy S20 Ultra. A 2020 februárjában bemutatott Galaxy S20 Ultra lett az első okostelefon, amely támogatja az akár 100-szoros hibrid zoomot.
A legtöbb bulira korán érkező Xiaomi későn érkezett ehhez a trendhez. Az első periszkópos zoommodullal piacra dobott telefonjuk a Mi 10 Youth Edition. Aztán jött a Realme zászlóshajója – a Realme X3 SuperZoom - egy éves Snapdragon 855 hajtja. Ennek az összeállításnak a két újabb kiegészítése a Samsung és a Vivo legújabb zászlóshajója – a Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G és a Vivo X50 Pro, ill.
A Huawei, a fotózás terén számos újítás úttörő márka, közel egy hónappal a Samsung Galaxy S20 Ultra megjelenése után piacra dobta a P30 Pro utódjait. Míg ezek az okostelefonok - Huawei P40 Pro és P40 Pro+ — megelőzik a fenti bekezdésben említett többit, a Huawei bejelentése technológiailag felülmúlja őket, és külön említést érdemel. Bár mindkettő – a Huawei P40 Pro és a P40 Pro+ – periszkópos zoom kamerával van felszerelve, a A Plus változat periszkóp kamerája 10-szeres optikai zoommal rendelkezik, míg a hagyományos Pro 5X optikai zoommal rendelkezik zoomolás. A 10-szeres optikai zoommal rendelkező periszkóp mellett a Huawei P40 Pro+ egy másik teleobjektív kamerát is tartalmaz, amely 3x optikai zoommal van rögzítve.
Az újabban elindított Huawei Mate 40 sorozat ugyanazt a terminológiát követi, mint a P40 sorozat. A Huawei Mate 40 Pro és a Mate 40 Pro+ dedikált periszkópos kamerákkal rendelkezik, 5x és 10x optikai zoommal. A Mate 40 Pro+ másodlagos teleobjektív kamerával is rendelkezik, akárcsak a P40 Pro+. A Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS követi a Mate 40 Pro+-t, és 10x periszkópos és 3x teleobjektív kamerával van felszerelve.
A periszkópos kamerák mögött meghúzódó technológia viszonylag lassú ütemben fejlődik, mint az általános számjáték kamerafelbontásban. Bár mind a fogyasztókat, mind a gyártókat elcsábította, nem ünneplik más technológiákként, mint például a szupergyors töltés vagy az egyre növekvő megjelenítési frissítési gyakoriság. Az olyan okostelefon-márkák, mint az OPPO, azon dolgoznak, hogy megoldást találjanak ezeknek a periszkópos kameráknak a korlátaira.
Mielőtt megvizsgálnánk ezeket a korlátozásokat, tekintsük át a periszkópos kamerák előnyeit.
A periszkópos zoom kamera előnyei
Ahogy fentebb láttuk, az okostelefonok zoomolási képességei jelentősen fejlődtek az elmúlt évtizedben. A periszkópos zoom kamerák új precedenst teremtettek az okostelefonok optikai zoomja terén. Legszembetűnőbb előnyük, hogy lehetővé teszik egy távoli tárgy vagy táj megörökítését, amely egyenrangú egy point-and-shoot kamerával, anélkül, hogy az objektív ténylegesen elmozdulna. Ezzel egyidejűleg a periszkóp merőleges tájolása lehetővé teszi az okostelefon-gyártók számára a kamera érzékelőjének felszerelését valamint a szükséges lencsék készlete az okostelefon testében anélkül, hogy túl drágán kerülne vastagság.
A Huawei Mate 40 Pro hibrid zoomjával és az iPhone 12 digitális zoommal készült 10-szeres nagyítással készült képek zajának különbsége
A periszkópos telefotó kamera hosszabb gyújtótávolsága mellett, amely ideális távoli helyek rögzítésére Az OIS biztosítja, hogy a periszkópos optikai zoommal készült képek sokkal kisebb képzajt kapjanak, mint a digitális zoomolás. A nappali fény mellett ez a funkció akkor is hasznos, ha gyenge fényviszonyok mellett vagy éjszaka fényképez.
Az okostelefonok digitális zoomjával szemben támasztott kihívások és korlátok orvoslása mellett az okostelefonok periszkópos zoommoduljai lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy bepillantsanak a mikrovilágba. A periszkópos kamerával makró felvételeket készíthet anélkül is, hogy túl közel kerülne egy tárgyhoz. Ez különösen akkor hasznos, ha szenvedélyes a rovarok vagy az apró hüllők befogása.
Ennek a kameraelrendezésnek azonban vannak bizonyos hátrányai, amelyeket alább tárgyalunk.
A Periscopic Zoom kamera hátrányai
Bár a periszkópos zoom-kamerák a digitális zoomnál sokkal hatékonyabban közelítik a tárgyakat, bizonyos korlátokat is jelentenek. A periszkópos teleobjektív beállításának legnagyobb kihívása az, hogy bár szabadságot ad az optikai nagyításra. távolítsa el az objektumokat vagy közelítsen egy apró tárgyat, annak gyújtótávolsága – és így a zoomolási képességei – egy bizonyos értékre rögzül. Az objektívbeállításon belüli korlátozott hely megakadályozza, hogy az objektívtömb túlságosan mozogjon. A mozgás csak az automatikus élességállítást könnyíti meg, a nagyítást vagy kicsinyítést nem. Így nem teszi lehetővé a nagyítást vagy kicsinyítést olyan szabadon, mint egy ténylegesen mozgó zoomobjektív, amelyet egy point-and-shoot, DSLR vagy tükör nélküli fényképezőgéphez csatlakoztattak.
Ez azt jelenti, hogy a periszkópos beállítás ellenére a digitális zoom a periszkópos kamera által támogatott nagyítási értékektől eltérő nagyítási értékekkel lép működésbe. Például, ha egy okostelefon támogatja az 5X-es optikai zoomot, a periszkópos kamera addig nem lép működésbe, amíg nem zoomol 5X-re. zoom, és ehelyett továbbra is használja az elsődleges kamerát, vagy egy másik teleobjektív kamera támogatja a kisebb nagyítást digitálissal zoomolás.
Ha most 5X-nél nagyobb gyújtótávolsággal szeretne rögzíteni valamit – mondjuk 10-szeresnél, akkor az okostelefon periszkóp kamerára vált, majd digitálisan 2-szeres nagyítást végez, ami 10-szeres összetett zoomot eredményez. Az okostelefon-gyártók szeretik ezt "hibrid" zoomként, az optikai és digitális zoom kombinációjaként emlegetni.
Például a Huawei Mate 40 Pro+ az elsődleges kamerát 1-3-szoros gyújtótávolság között használja, és digitálisan zoomol, ahogy növeli a nagyítást. 3-szoros zoom mellett a kereső átvált 3-szoros optikai zoommal rendelkező teleobjektívre. Ez a kamera 9,9-szeres nagyításig (digitálisan kivágva a képet 3X) továbbra is használatban van, ezt követően pedig a telefon 10-szeres optikai zoommal rendelkező periszkópos kamerára vált. A 10-szeres nagyítás feletti értékeknél a telefon ismét átvágja a 10-szeres képet – ezáltal a „hibrid” zoomra támaszkodik. Természetesen az 5-szörös periszkópos zoom kameramodullal rendelkező eszközökön az átmenet a gyújtótávolság 5-szörösénél történik.
A periszkópos kamerák másik jelentős hátránya, hogy a gyújtótávolság növekedésével a látómező szűkül, és a a kameranyílás rekesznyílása kisebb, mint az elsődleges kameráé – feltételezve, hogy mindkét kamerában használt objektívek közel azonos. Kisebb rekesznyílás esetén az érzékelőre eső fény mennyisége csökken, ami több környezeti fényt igényel. Ennek eredményeként a periszkópos kamerával készített képek vagy gyengén megvilágítottak, vagy mesterségesen túlexponáltak, mint egy sokkal nagyobb rekesznyílású elsődleges kamerával.
Ahogy az várható volt, a digitális zoommal zaj és vizuális műtermékek jelennek meg a képen. Ez bizonyítja, hogy bár a periszkópos zoom meglehetősen erős, hiányzik belőle az a sokoldalúság, amelyet egy ténylegesen mozgó teleobjektív megenged.
A periszkópos zoom a telefotó jövője?
A periszkópos telefotó kamerák koncepciója egy haladó lépés a digitális zoom előtt, de a fentebb felsorolt korlátok jobb megoldás szükségességéről tanúskodnak. Miután az OPPO az első cég, amely periszkóp-kamerákat újított meg, most egy változtatható gyújtótávolságú fejlett koncepción dolgozik, amely változtatható optikai zoomot tesz lehetővé. 2020 augusztusában az OPPO nyilvánosságra hozta a "hibrid optikai zoom", amely 7 elemes objektív beállítást használ.
Ahelyett, hogy az összes lencse egyenlő távolságra lenne egymástól, ezek a lencsék három csoportra oszthatók – amelyek közül kettő szabadon mozoghat. Ennek a szabad mozgásnak lehetővé kell tennie a változó gyújtótávolságot, 85 mm és 135 mm között, valamint az optikai zoom 3,3-5,2-szeres közötti változtatását. Ez akár 32 MP-es felbontású és 4 az 1-ben pixel binning támogatással rendelkező CMOS érzékelőhöz köthető.
Ugyanabban az időben, A Xiaomi egy behúzható objektív beállításán dolgozik, amely az elsődleges kamera tetejére rögzíthető, vagy diszkrét teleobjektívként használható. Ennek a mechanizmusnak az egyik fő előnye, hogy az objektív sokkal nagyobb rekesznyílást használ, mint a periszkópos modul, így több fényt és ennek következtében jobb képeket tesz lehetővé. A Xiaomi már 2021-ben piacra dobhat egy okostelefont ezzel a behúzható, nagy rekesznyílású objektívvel.
Az előrejelzések szerint még az Apple is át fog költözni periszkópos kamerák az iPhone-okon 2022-re. Bár még két év van hátra, amíg ez megtörténik, a periszkópos kamerák iPhone-on történő alkalmazása azt eredményezheti, hogy a jelenleginél sokkal általánosabbá válnak. Addig is nyomon követjük az iparág fejleményeit, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy ne ugorjunk el túlságosan a valóságtól.
Mi a véleményed a periszkópos zoom kamerákról, és milyen szerepet képzelsz el az okostelefonos fotózásban a következő néhány évben? Ossza meg velünk gondolatait az alábbi megjegyzésekben!