I teleobiettivi Periscope forniscono uno zoom ottico fino a 10X sugli smartphone riducendo al minimo il rumore. Ecco come funzionano le telecamere periscopiche.
Le fotocamere sono indispensabili per i telefoni. Fin dal primo telefono con fotocamera, le fotocamere sono state così centrali nel branding dei telefoni che molte aziende traggono profitto esclusivamente dalla capacità dei loro dispositivi di catturare Pixel perfetto (gioco di parole decisamente voluto) fotografie. Negli ultimi anni, i produttori di telefoni hanno incanalato la loro energia creativa nel miglioramento delle fotocamere e nell’integrazione di più sensori sugli smartphone. Il risultato evidente è l’aumento fenomenale della concorrenza tra i marchi per offrire più fotocamere a un prezzo inferiore. L'innovazione è stata la chiave per sopravvivere in questo ambiente competitivo e una tecnologia fotografica è stata la chiave per sopravvivere sinonimo di innovazione sono telecamere con zoom periscopico. Con un ingrandimento ottico istantaneo di 5X o 10X, i teleobiettivi periscopici facilitano lo zoom rapido e semplice a grande distanza.
Questo articolo parla degli usi delle fotocamere con zoom periscopico, dei loro vantaggi e svantaggi e del futuro futuro delle fotocamere con zoom periscopico. Ma prima di iniziare con le ultime tendenze, ecco una rapida panoramica di ciò che potrebbe aver portato a questa innovazione.
Una breve storia delle fotocamere teleobiettive degli smartphone
Sebbene Apple non sia stata la prima a introdurre il concetto di più di una fotocamera sui telefoni, alla società va sicuramente riconosciuto il merito di aver reso popolare l'idea e di aver ispirato altri a salire sul carro dei vincitori. Leader da molto tempo nella fotografia su smartphone, Apple ha introdotto un teleobiettivo con zoom ottico 2X sull'iPhone 7 Plus nel 2016. Oltre allo zoom ottico, questo teleobiettivo è stato utilizzato anche per acquisire dati sulla profondità dello sfondo per immagini di ritratti.
Tuttavia, le aziende produttrici di smartphone sono alla ricerca di oggetti remoti più vicini da molto più tempo. Nel 2013, Nokia ha introdotto il Lumia1020 con una fotocamera da 41MP. Sebbene questo Lumia di punta non supporti alcun tipo di zoom ottico, l'enorme immagine proveniente dal sensore da 41 MP potrebbe essere ritagliata per emulare uno pseudo zoom. Ad oggi, i marchi di smartphone ne utilizzano uno simile strategia per promuovere fotocamere con un elevato numero di megapixel, ad esempio 64MP o 108MP.
Nel frattempo, alcuni marchi hanno anche sperimentato per breve tempo vere e proprie configurazioni di obiettivi mobili simili alle fotocamere inquadra e scatta. Ad esempio, Samsung ha lanciato il Galaxy S4 Zoom nel 2013 con un obiettivo con zoom ottico 10X sporgente e flash allo xeno. L'obiettivo retrattile e il flash allo xeno hanno portato a una somiglianza così forte con una fotocamera inquadra e scatta il Galaxy S4 Zoom potrebbe essere giustamente definito una fotocamera che funziona su Android e supporta la connettività cellulare. IL Galaxy KZoom lo seguì, lanciandolo l'anno successivo.
Il concetto di fotocamera a periscopio su uno smartphone è rimasto piuttosto nuovo finché Huawei non lo ha reso popolare lanciando Huawei P30 Pro nel marzo 2019. In tal modo, sono diventati il primo marchio a offrirlo commercialmente. Il Huawei P30 Pro, come abbiamo visto nel ns recensione dettagliata della fotocamera del telefono, può scattare foto con un ingrandimento fino a 50x. Tuttavia, Huawei non è stato il primo marchio a sperimentare questa idea: è stata OPPO a mostrare per la prima volta le capacità di zoom ottico di una fotocamera periscopica al MWC 2017. Nonostante l'introduzione anticipata, ci sono voluti due anni per mettere a punto la tecnologia arrivare ad una realizzazione.
Pochi mesi dopo Huawei P30 Pro, OPPO ha introdotto OPPO Reno 10X Zoom Edition con una configurazione simile del teleobiettivo periscopico. Più o meno nello stesso periodo, Samsung ha iniziato la produzione di massa di fotocamere periscopiche affinché altri produttori si uniscano alla gara.
Ma prima di conoscere i telefoni dotati di questa tecnologia, diamo un'occhiata a come funziona e al ruolo che svolge un periscopio in un modulo teleobiettivo.
Cos'è una fotocamera con zoom periscopico?
Secondo la definizione dei libri di testo, un periscopio è uno strumento ottico che consente a chiunque di vedere attorno a un ostacolo senza che questo sia visibile. Tradizionalmente include specchi che riflettono o prismi che rifrangono la luce ad angolo retto, consentendo alle persone di vedere cosa c'è sopra o sotto la loro linea visiva effettiva. I periscopi vengono utilizzati da decenni nei veicoli corazzati, come i carri armati o i sottomarini. Lo strumento in sé è innocuo e può essere realizzato anche per semplici e divertenti esperimenti scientifici.
L'applicazione non è molto diversa quando si tratta delle fotocamere degli smartphone. A differenza dei teleobiettivi standard che offrono uno zoom ottico 2X o 3X, le fotocamere periscopiche in genere offrono uno zoom 5X o 10X utilizzando più di un singolo obiettivo insieme al sensore della fotocamera. Il ruolo del periscopio è quello di aiutare ad accogliere la serie di obiettivi senza aumentare drasticamente lo spessore dello smartphone.
Per comprendere il ruolo di un periscopio all'interno di un modulo fotocamera, visualizza lo smartphone in una disposizione 3D con assi diversi rappresentati dalle coordinate X, Y e Z. Lo smartphone giace con lo schermo piatto sul piano YZ, mentre il suo spessore può essere misurato lungo l'asse X. Anche i tradizionali sensori delle fotocamere e gli obiettivi collegati si trovano nel piano YZ, perpendicolare all'asse Z.
Nel caso di una configurazione periscopica, invece, il sensore e le lenti giacciono sul piano XZ e intersecano l'asse Y ad angolo retto. All'estremità, di fronte al sensore della fotocamera, si trova un prisma che cambia la direzione della luce perpendicolarmente al sensore. L'uso di un prisma ad angolo retto è il motivo per cui le fotocamere periscopiche hanno ritagli quadrati o rettangolari invece di quelli circolari tradizionali.
La luce entra attraverso l'apertura rettangolare di una telecamera periscopica, viene rifratta ad angolo retto, quindi passa attraverso le lenti e raggiunge il sensore. Per garantire che le immagini scattate con ingrandimento 5X o 10X siano nitide, sono utilizzate fotocamere con teleobiettivi periscopici dotato di supporto per l'autofocus in cui le lenti si muovono avanti o indietro per mettere a fuoco un oggetto lontano sul sensore. Ciò è dimostrato nel seguente video di Samsung:
Inoltre, con uno zoom 5x o superiore, anche le più piccole scosse vengono ingrandite e appaiono come movimenti significativi. Per evitare questo spostamento esagerato dall'inquadratura prevista, le fotocamere periscopiche sono costruite con OIS o stabilizzazione ottica, solitamente nel prisma. Ciò significa che il prisma può muoversi liberamente lungo più assi rispondendo ai cambiamenti di gravità e, quindi, adattarsi a qualsiasi movimento a scatti improvviso.
Disponendo le lenti e il prisma ad angolo retto perpendicolarmente all'apertura della fotocamera, i produttori di smartphone possono risparmiare molto spazio. Ciò impedisce agli smartphone con teleobiettivi periscopici di essere ridicolmente spessi di loro sarebbe immaginabile se gli obiettivi fossero posizionati sullo stesso piano delle altre fotocamere del smartphone.
C'è un'altra utilità interessante e piuttosto comune dei periscopi che vediamo nelle fotocamere. Le fotocamere SLR o DSLR utilizzano specchi o prismi per riflettere o rifrangere la luce dall'obiettivo della fotocamera al mirino ottico. Mentre non esiste una relazione diretta tra i periscopi all'interno delle fotocamere reflex e il teleobiettivo periscopico fotocamere sugli smartphone, non possiamo ignorare che la prima potrebbe essere stata un'ispirazione per la nuova era zoom ottico.
Differenza tra un periscopio e un teleobiettivo
Le fotocamere teleobiettivi sono quelle che consentono lo zoom ottico con o senza parte in movimento. Al contrario, una fotocamera periscopica è principalmente un'estensione di una fotocamera teleobiettivo standard. Oltre alla differenza di orientamento, le fotocamere con teleobiettivo e periscopio possono essere distinte osservando la forma dell'apertura della fotocamera. Infatti, l'apertura rettangolare per la fotocamera periscopica facilita l'identificazione rispetto ad altri tipi di fotocamere. Le tipiche fotocamere tele, invece, utilizzano aperture circolari standard e non possono essere identificate a colpo d'occhio.
Dato il maggior numero di obiettivi utilizzati all'interno di un teleobiettivo periscopico, una fotocamera con teleobiettivo ha una lunghezza focale maggiore. Infine, come vedremo nelle prossime sezioni, né i teleobiettivi né le fotocamere periscopiche attualmente supportano la lunghezza focale variabile, ma alcune soluzioni modificate in futuro potrebbero farlo.
Smartphone con fotocamera con zoom periscopico
Come accennato in precedenza, Huawei P30 Pro è stato il primo dispositivo disponibile in commercio dotato di zoom periscopico 5x; l'OPPO Reno 10X Zoom Edition è seguito subito dopo. Anche gli elettromeccanici di Samsung hanno dato il via alla produzione di questi moduli per fotocamere a periscopio nell'estate dello scorso anno, ma ci è voluto un po' di tempo prima che potessero accumulare un discreto numero di ordini.
Molto tempo dopo il lancio di Huawei P30 Pro, X30 Pro di Vivo (limitato alla Cina) ha tenuto per un po' il testimone come "l'ultimo telefono con fotocamera a periscopio", ma è stato presto sostituito dal Samsung Galaxy S20 Ultra. Lanciato a febbraio 2020, il Galaxy S20 Ultra è diventato anche il primo smartphone a supportare lo zoom ibrido fino a 100X.
Xiaomi, che arriva presto alla maggior parte delle feste, è arrivata tardi in questa tendenza. Il loro primo telefono lanciato con un modulo zoom periscopico è stato il Mi 10 Edizione Giovanile. Poi è arrivato il killer di punta di Realme: il Realme X3SuperZoom - alimentato da uno Snapdragon 855 di un anno. Due delle aggiunte più recenti a questo conteggio sono gli ultimi dispositivi di punta di Samsung e Vivo: il Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G e il VivoX50Pro, rispettivamente.
Huawei, il marchio pioniere di numerose innovazioni sul fronte della fotografia, ha lanciato i successori del P30 Pro quasi un mese dopo che Samsung ha rilasciato il Galaxy S20 Ultra. Mentre questi smartphone – Huawei P40 Pro e P40 Pro+ — sono antecedenti agli altri citati nel paragrafo precedente, l'annuncio di Huawei li supera in termini di tecnologia e merita una menzione esclusiva. Sebbene entrambi, Huawei P40 Pro e P40 Pro+, siano dotati di fotocamere con zoom periscopico, il la fotocamera periscopio sulla variante Plus è dotata di zoom ottico 10X mentre la Pro normale è dotata di ottico 5X Ingrandisci. Oltre al periscopio con zoom ottico 10X, Huawei P40 Pro+ dispone anche di un altro teleobiettivo fissato allo zoom ottico 3x.
Il più recente lanciato Serie Huawei Mate 40 segue la stessa terminologia della serie P40. Huawei Mate 40 Pro e Mate 40 Pro+ sono dotati di fotocamere periscopiche dedicate con zoom ottico 5x e 10x. Il Mate 40 Pro+ dispone anche di un teleobiettivo secondario, proprio come il P40 Pro+. Il Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS segue il Mate 40 Pro+ ed è dotato di una fotocamera periscopica 10x e di un teleobiettivo 3x.
La tecnologia alla base delle fotocamere periscopiche si sta evolvendo a un ritmo relativamente lento rispetto al gioco numerico generale nella risoluzione delle fotocamere. Anche se ha attirato sia i consumatori che i produttori, non è celebrata come altre tecnologie come la ricarica superveloce o le tecnologie sempre più diffuse visualizzare le frequenze di aggiornamento. Marchi di smartphone come OPPO hanno lavorato per trovare modi per affrontare i limiti di queste fotocamere a periscopio.
Prima di esaminare queste limitazioni, esaminiamo i vantaggi offerti dalle fotocamere periscopiche.
Vantaggi di una fotocamera con zoom periscopico
Come abbiamo visto in precedenza, le capacità di zoom degli smartphone si sono evolute sostanzialmente negli ultimi dieci anni. Le fotocamere con zoom periscopico hanno stabilito un nuovo precedente quando si tratta di zoom ottico su uno smartphone. Il loro vantaggio più saliente è che ti consentono di catturare un oggetto o uno scenario distante in modo molto simile a una fotocamera inquadra e scatta senza il movimento effettivo dell'obiettivo. Allo stesso tempo, l'orientamento perpendicolare del periscopio consente ai produttori di smartphone di adattare il sensore della fotocamera e il set di obiettivi necessari all'interno del corpo dello smartphone senza costarli troppo caro in termini di spessore.
La differenza di rumore sulle immagini scattate con ingrandimento 10X utilizzando lo zoom ibrido su Huawei Mate 40 Pro e lo zoom digitale su iPhone 12
Oltre alla maggiore lunghezza focale del teleobiettivo periscopico, ideale per catturare immagini distanti soggetti, l'OIS garantisce che le immagini scattate con lo zoom ottico periscopico presentino un rumore molto inferiore rispetto a quelle digitali Ingrandisci. Oltre alla luce del giorno, la funzione è utile quando si tratta di fotografare in condizioni di scarsa illuminazione o di notte.
Oltre a risolvere le sfide e le limitazioni che affrontiamo con lo zoom digitale sugli smartphone, i moduli di zoom periscopico sugli smartphone consentono anche agli utenti di sbirciare nel micromondo. Puoi utilizzare la fotocamera periscopica per catturare scatti macro, anche senza avvicinarti troppo a un oggetto. Ciò è particolarmente utile se sei appassionato di catturare insetti o piccoli rettili.
Tuttavia, ci sono alcuni svantaggi in questa disposizione della fotocamera, come discuteremo di seguito.
Svantaggi di una fotocamera con zoom periscopico
Sebbene le fotocamere con zoom periscopico aggiungano la possibilità di ingrandire gli oggetti da vicino in modo molto più efficace rispetto allo zoom digitale, pongono anche alcune limitazioni. La sfida più grande con una configurazione teleobiettivo periscopico è che ti dà la libertà di ingrandire otticamente molto lontano oggetti o avvicinarsi a un oggetto minuscolo, la sua lunghezza focale - e quindi le capacità di zoom - sono fissate su un certo valore. Lo spazio limitato all'interno della configurazione dell'obiettivo impedisce al gruppo di lenti di spostarsi troppo. Il movimento può solo facilitare l'autofocus ma non lo zoom avanti o indietro. Pertanto, non ti consente di ingrandire o rimpicciolire liberamente come un obiettivo zoom in movimento collegato a una fotocamera inquadra e scatta, DSLR o mirrorless.
Ciò significa che lo zoom digitale entra in azione con valori di ingrandimento diversi da quelli supportati da una fotocamera periscopica nonostante la configurazione periscopica. Ad esempio, se uno smartphone supporta lo zoom ottico 5X, la fotocamera periscopica non entrerà in azione finché non si zoomerà a 5X zoom e continuare invece a utilizzare la fotocamera principale o un'altra fotocamera con teleobiettivo che supporti un ingrandimento minore con il digitale Ingrandisci.
Ora, se vuoi catturare qualcosa con una lunghezza focale superiore a 5X, ad esempio 10X, lo smartphone passa alla fotocamera periscopica e quindi ingrandisce digitalmente 2X, portando a uno zoom composto di 10X. Le aziende produttrici di smartphone lo chiamano zoom "ibrido", una combinazione di zoom ottico e digitale.
Ad esempio, un Huawei Mate 40 Pro+ utilizza la fotocamera principale tra 1x e 3x lunghezze focali, zoomando digitalmente man mano che si aumenta l'ingrandimento. Con uno zoom 3X e oltre, il mirino passa a un teleobiettivo con zoom ottico 3X. Questa fotocamera continua ad essere in uso fino all'ingrandimento 9,9X (ritaglio digitale dell'immagine 3X), oltre il quale il telefono passa alla fotocamera periscopica con zoom ottico 10X. Con valori superiori all'ingrandimento 10X, il telefono ritaglia nuovamente l'immagine 10X, basandosi quindi sullo zoom "ibrido". Naturalmente, sui dispositivi dotati di moduli fotocamera con zoom periscopico 5X, la transizione avviene a 5X della lunghezza focale.
Un altro svantaggio fondamentale delle fotocamere periscopiche è che con l'aumento della lunghezza focale, il campo visivo si restringe e la l'apertura della fotocamera è inferiore a quella della fotocamera principale, presupponendo che gli obiettivi utilizzati in entrambe le fotocamere siano quasi identico. Con un'apertura più piccola, la quantità di luce che cade sul sensore si riduce, rendendo necessaria una maggiore luce ambientale. Di conseguenza, le immagini scattate con una fotocamera periscopica sono scarsamente illuminate o sovraesposte artificialmente rispetto a una fotocamera principale con un'apertura molto maggiore.
Come previsto, con lo zoom digitale compaiono rumore e artefatti visivi nell'immagine. Ciò dimostra che, sebbene lo zoom periscopico sia abbastanza potente, manca della versatilità consentita da un teleobiettivo in movimento.
Lo zoom periscopico è il futuro del teleobiettivo?
Il concetto di teleobiettivi periscopici è un progressivo passo avanti rispetto allo zoom digitale, ma i limiti che abbiamo elencato sopra testimoniano la necessità di una soluzione migliore. Dopo essere stata la prima azienda a innovare le fotocamere periscopiche, OPPO sta ora lavorando su un concetto avanzato con lunghezza focale variabile, che consentirebbe uno zoom ottico variabile. Nell'agosto 2020, OPPO ha rivelato il suo concetto di "zoom ottico ibrido" che utilizza una configurazione dell'obiettivo a 7 elementi.
Invece di essere equidistanti tra loro, queste lenti sono divise in tre gruppi, due dei quali possono muoversi liberamente. Questa libertà di movimento dovrebbe consentire una lunghezza focale variabile, compresa tra 85 mm e 135 mm, oltre a cambiare lo zoom ottico tra 3,3X e 5,2X. Questo può essere collegato a un sensore CMOS con risoluzione fino a 32 MP e supporto per binning pixel 4 in 1.
Allo stesso tempo, Xiaomi sta lavorando su una configurazione con obiettivo retrattile, che può essere fissato sopra la fotocamera principale o utilizzato come teleobiettivo discreto. Uno dei principali vantaggi di questo meccanismo è che l'obiettivo utilizzerà un'apertura molto più ampia rispetto a un modulo periscopico, consentendo più luce e, di conseguenza, immagini migliori. Xiaomi potrebbe lanciare uno smartphone con questo obiettivo retrattile ad ampia apertura già nel 2021.
Si prevede che anche Apple si trasferirà fotocamere periscopiche sugli iPhone entro il 2022. Anche se mancano ancora due anni prima che ciò accada, l’adozione delle fotocamere periscopiche sugli iPhone potrebbe portarli a diventare molto più mainstream di quanto lo siano adesso. Fino ad allora, continueremo a seguire gli sviluppi del settore che ci consentano di vedere senza allontanarci troppo dalla realtà.
Cosa pensi delle fotocamere con zoom periscopico e quale ruolo prevedi per loro nella fotografia con smartphone nei prossimi anni? Fateci sapere i vostri pensieri nei commenti qui sotto!