Periskopo teleobjektyvų kameros išmaniuosiuose telefonuose suteikia iki 10 kartų optinį priartinimą ir sumažina triukšmą. Štai kaip veikia periskopo kameros.
Fotoaparatai yra nepakeičiami telefonuose. Nuo pat pirmojo telefono su kamera fotoaparatai buvo tokie svarbūs telefonų prekės ženklams, kad daugelis kompanijų uždirba pinigus tik už savo įrenginių gebėjimus fiksuoti. Puikiai tinka pikseliais (kalambūra tikrai skirta) nuotraukos. Pastaraisiais metais telefonų gamintojai savo kūrybinę energiją nukreipė tobulindami kameras ir pritaikydami daugiau jutiklių išmaniuosiuose telefonuose. Akivaizdus rezultatas – fenomenaliai išaugusi konkurencija tarp prekių ženklų, siekiant pasiūlyti daugiau kamerų už mažesnę sumą. Inovacijos buvo raktas į išlikimą šioje konkurencinėje aplinkoje, o viena fotoaparato technologija buvo tokia naujovių įsikūnijimas yra periskopo priartinimo kameros. Su momentiniu 5X arba 10X optiniu padidinimu periskopinės teleobjektyvo kameros leidžia greitai ir lengvai priartinti tolimą atstumą.
Šiame straipsnyje kalbama apie periskopo priartinimo kamerų naudojimą, jų privalumus ir trūkumus bei numatomą periskopo priartinimo kamerų ateitį. Tačiau prieš pradėdami nuo naujausių tendencijų, trumpai apžvelgsime, kas galėjo paskatinti šią naujovę.
Trumpa teleobjektyvinių išmaniųjų telefonų kamerų istorija
Nors „Apple“ nebuvo pirmoji, kuri pristatė koncepciją daugiau nei viena kamera telefonuose, kompanija tikrai turėtų būti įvertinta už idėjos populiarinimą ir kitų įkvėpimą stoti į gretas. Ilgą laiką išmaniųjų telefonų fotografijos lyderė „Apple“ 2016 m. „iPhone 7 Plus“ pristatė teleobjektyvą su 2X optiniu priartinimu. Be optinio priartinimo, ši teleobjektyvo kamera taip pat buvo naudojama portretinių vaizdų fono gylio duomenims užfiksuoti.
Tačiau išmaniųjų telefonų kompanijos daug ilgiau siekė suartinti nutolusius objektus. 2013 m. „Nokia“ pristatė Lumia 1020 su 41MP kamera. Nors šis flagmanas „Lumia“ nepalaiko jokio optinio priartinimo, milžinišką vaizdą iš 41 MP jutiklio buvo galima apkarpyti, kad būtų imituojamas pseudo priartinimas. Iki šiol išmaniųjų telefonų prekės ženklai naudoja panašų strategiją reklamuoti kameras su dideliu megapikselių skaičiumi, pvz., 64 MP arba 108 MP.
Tuo tarpu tam tikri prekių ženklai taip pat netrukus eksperimentavo su realiomis judančių objektyvų sąrankomis, panašiomis į „nukreipkite ir fotografuokite“ fotoaparatus. Pavyzdžiui, „Samsung“ 2013 m. pristatė „Galaxy S4 Zoom“ su išsikišusiu 10X optinio priartinimo objektyvu ir ksenonine blykste. Atitraukiamas objektyvas ir ksenoninė blykstė padarė tokį didelį panašumą su nutaikykite ir fotografuokite fotoaparatą, kad „Galaxy S4 Zoom“ galima pagrįstai vadinti kamera, veikiančia „Android“ ir palaikančia korinio ryšio ryšį. The Galaxy K Zoom sekė ir kitais metais.
Periskopo kameros koncepcija išmaniajame telefone išliko gana nauja, kol „Huawei“ ją išpopuliarino, 2019 m. kovą pristatydamas „Huawei P30 Pro“. Tai darydami jie tapo pirmuoju prekės ženklu, kuris jį pasiūlė komerciškai. „Huawei P30 Pro“, kaip matėme savo išsami kameros apžvalga telefono, galima fotografuoti iki 50 kartų padidinus. Tačiau „Huawei“ nebuvo pirmasis prekės ženklas, eksperimentavęs su šia idėja – būtent OPPO parodoje MWC 2017 pirmą kartą pademonstravo periskopinės kameros optinio priartinimo galimybes. Nepaisant ankstyvo pristatymo, technologija užtruko dvejus metus prieiti prie suvokimo.
Praėjus keliems mėnesiams po Huawei P30 Pro, OPPO pristatė OPPO Reno 10X Zoom Edition su panašia periskopine teleobjektyvo kamera. Maždaug tuo pačiu metu „Samsung“ pradėjo masinę periskopinių fotoaparatų gamybą kad kiti gamintojai prisijungtų prie lenktynių.
Tačiau prieš sužinodami apie telefonus, kuriuose įdiegta ši technologija, pažiūrėkime, kaip ji veikia ir kokį vaidmenį teleobjektyvo kameros modulyje atlieka periskopas.
Kas yra periskopinė priartinimo kamera?
Remiantis vadovėlio apibrėžimu, periskopas yra optinis instrumentas, leidžiantis bet kam pamatyti aplink kliūtis, jos nematant. Tradiciškai tai apima veidrodžius, kurie atspindi arba prizmes, kurios laužia šviesą stačiu kampu, todėl žmonės gali matyti, kas yra virš arba žemiau jų tikrosios regėjimo linijos. Periskopai buvo naudojami šarvuotose transporto priemonėse, tokiose kaip tankai ar povandeniniai laivai, kelis dešimtmečius. Pats instrumentas yra nekenksmingas ir gali būti pritaikytas kai kuriems paprastiems įdomiems moksliniams eksperimentams.
Programa nedaug skiriasi, kai kalbama apie išmaniųjų telefonų kameras. Skirtingai nuo standartinių teleobjektyvo kamerų, kurios siūlo 2X arba 3X optinį priartinimą, periskopinės kameros paprastai siūlo 5X arba 10X priartinimą, naudojant daugiau nei vieną objektyvą kartu su fotoaparato jutikliu. Periskopo funkcija yra padėti pritaikyti įvairius objektyvus, drastiškai nepadidinant išmaniojo telefono storio.
Kad suprastumėte periskopo vaidmenį kameros modulyje, vizualizuokite išmanųjį telefoną 3D išdėstymu su skirtingomis ašimis, pavaizduotomis X, Y ir Z koordinatėmis. Išmanusis telefonas guli plokščiu ekranu YZ plokštumoje, o jo storį galima išmatuoti išilgai X ašies. Tradiciniai fotoaparato jutikliai ir pritvirtinti objektyvai taip pat yra YZ plokštumoje, statmenoje Z ašiai.
Tačiau periskopinės sąrankos atveju jutiklis ir lęšiai yra XZ plokštumoje ir kerta Y ašį stačiu kampu. Gale, priešais kameros jutiklį, yra prizmė, kuri keičia šviesos kryptį statmenai jutikliui. Naudojant stačiakampę prizmę, periskopo kameros turi kvadratines arba stačiakampes išpjovas, o ne tradicines apskritas.
Šviesa patenka pro stačiakampę periskopo kameros angą, lūžta stačiu kampu, tada praeina pro lęšius ir pasiekia jutiklį. Siekiant užtikrinti, kad nuotraukos, padarytos padidinus 5x arba 10x, būtų ryškūs, periskopinės teleobjektyvo kameros įrengta automatinio fokusavimo atrama, kurioje objektyvai juda pirmyn arba atgal, kad sufokusuotų toli esantį objektą jutiklis. Tai parodyta šiame „Samsung“ vaizdo įraše:
Be to, naudojant 5 kartus ar didesnį priartinimą, net ir subtilūs sukrėtimai padidėja ir atrodo kaip reikšmingi judesiai. Siekiant išvengti šio perdėto poslinkio nuo numatyto kadro, periskopo kameros yra sukurtos su OIS arba optiniu stabilizavimu – dažniausiai prizmėje. Tai reiškia, kad prizmė gali laisvai judėti išilgai kelių ašių, reaguodama į gravitacijos pokyčius ir todėl prisitaikyti prie bet kokio staigiojo trūkčiojančio judesio.
Objektyvus ir stačiakampę prizmę išdėstę statmenai kameros angai, išmaniųjų telefonų gamintojai gali sutaupyti daug vietos. Tai neleidžia išmaniesiems telefonams su periskopinėmis teleobjektyvų kameromis būti juokingai storesni nei jie įsivaizduojama, jei objektyvai būtų dedami toje pačioje plokštumoje kaip ir kiti fotoaparatai išmanusis telefonas.
Yra dar vienas įdomus ir gana įprastas periskopų įrankis, kurį matome fotoaparatuose. SLR arba DSLR fotoaparatai naudoja veidrodžius arba prizmes, kad atspindėtų arba laužytų šviesą iš fotoaparato objektyvo į optinį vaizdo ieškiklį. Nors nėra tiesioginio ryšio tarp SLR fotoaparatuose esančių periskopo ir periskopinio teleobjektyvo fotoaparatai išmaniuosiuose telefonuose, negalime atmesti pirmųjų, kurie galėjo įkvėpti naujiems amžiams optinis priartinimas.
Skirtumas tarp periskopo ir telefoto kameros
Telefoto kameros yra tos, kurios leidžia optinį priartinimą su judančia dalimi arba be jos. Priešingai, periskopo kamera pirmiausia yra standartinės teleobjektyvinės kameros pratęsimas. Be orientacijos skirtumo, teleobjektyvas ir periskopo kameras galima atskirti žiūrint į kameros angos formą. Tiesą sakant, periskopinės kameros stačiakampė anga leidžia lengvai atskirti ją nuo kitų tipų kamerų. Kita vertus, įprastose teleobjektyvo kamerose naudojamos standartinės apskritos angos ir jų negalima atpažinti iš pirmo žvilgsnio.
Atsižvelgiant į didesnį objektyvų skaičių, naudojamų periskopinėje teleobjektyvoje, teleobjektyvas turi didesnį židinio nuotolį. Galiausiai, kaip matysime būsimuose skyriuose, nei teleobjektyvo, nei periskopo kameros šiuo metu nepalaiko kintamo židinio nuotolio, tačiau kai kurie modifikuoti sprendimai ateityje gali tai padaryti.
Išmanieji telefonai su periskopine priartinimo kamera
Kaip minėjome aukščiau, „Huawei P30 Pro“ buvo pirmasis komerciškai prieinamas įrenginys su 5 kartų periskopiniu priartinimu; Netrukus po to pasirodė OPPO Reno 10X Zoom Edition. „Samsung“ elektromechanika taip pat pradėjo šių periskopo kamerų modulių gamybą praėjusių metų vasarą, tačiau prireikė šiek tiek laiko, kol jie galėjo surinkti tinkamą užsakymų skaičių.
Ilgai po „Huawei P30 Pro“ pristatymo, Vivo X30 Pro (apsiribojama Kinija) kurį laiką laikė „naujausiu telefonu su periskopo kamera“, bet netrukus jį pakeitė Samsung Galaxy S20 Ultra. 2020 m. vasario mėn. pristatytas „Galaxy S20 Ultra“ taip pat tapo pirmuoju išmaniuoju telefonu, palaikančiu iki 100 kartų hibridinį priartinimą.
„Xiaomi“, kuri į daugumą vakarėlių atvyksta anksti, šios tendencijos pavėlavo. Pirmasis jų telefonas, kuris buvo paleistas su periskopiniu priartinimo moduliu, buvo Mi 10 jaunimo leidimas. Tada pasirodė „Realme“ pavyzdinis žudikas - „ Realme X3 SuperZoom - maitinamas metų senumo Snapdragon 855. Du iš naujausių šios sumos papildymų yra naujausi pavyzdiniai „Samsung“ ir „Vivo“ įrenginiai Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G ir Vivo X50 Pro, atitinkamai.
„Huawei“, prekinis ženklas, pradėjęs kelias naujoves fotografijos srityje, pristatė P30 Pro įpėdinius, praėjus beveik mėnesiui po to, kai „Samsung“ išleido „Galaxy S20 Ultra“. Nors šie išmanieji telefonai - „Huawei P40 Pro“ ir „P40 Pro+“. — yra anksčiau nei kiti, paminėta aukščiau esančioje pastraipoje, „Huawei“ skelbimas juos lenkia technologijomis ir vertas išskirtinio paminėjimo. Nors abu – „Huawei P40 Pro“ ir „P40 Pro+“ – yra aprūpinti periskopinėmis priartinimo kameromis, „Plus“ varianto periskopo kamera turi 10X optinį priartinimą, o įprastas „Pro“ turi 5X optinį priartinimą priartinti. Be 10 kartų optinio priartinimo periskopo, „Huawei P40 Pro+“ taip pat yra dar viena teleobjektyvo kamera su 3x optiniu priartinimu.
Visai neseniai paleistas Huawei Mate 40 serija vartojama ta pačia terminija kaip ir P40 serija. „Huawei Mate 40 Pro“ ir „Mate 40 Pro+“ turi specialias periskopines kameras su 5 ir 10 kartų optiniu priartinimu. „Mate 40 Pro+“ taip pat turi antrinę teleobjektyvo kamerą, kaip ir „P40 Pro+“. „Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS“ seka „Mate 40 Pro+“ ir yra su 10 kartų periskopine ir 3 kartų teleobjektyvų kamera.
Periskopinių kamerų technologija vystosi palyginti vangiu tempu nei bendras skaičių žaidimas fotoaparato raiška. Nors jis viliojo ir vartotojus, ir gamintojus, jis nėra švenčiamas kaip kitos technologijos, tokios kaip itin greitas įkrovimas ar vis populiarėjantis. rodyti atnaujinimo dažnius. Išmaniųjų telefonų prekės ženklai, tokie kaip OPPO, ieško būdų, kaip pašalinti šių periskopo kamerų trūkumus.
Prieš pažvelgdami į šiuos apribojimus, apsvarstykite periskopinių fotoaparatų pranašumus.
Periskopinio priartinimo fotoaparato privalumai
Kaip matėme aukščiau, išmaniųjų telefonų mastelio keitimo galimybės per pastarąjį dešimtmetį labai pasikeitė. Periskopinės priartinimo kameros sukūrė naują precedentą, kai kalbama apie optinį priartinimą išmaniajame telefone. Ryškiausias jų pranašumas yra tai, kad jie leidžia užfiksuoti tolimą objektą ar peizažą, labai panašią į taikymą ir fotografavimą, objektyvui nejudant. Tuo pat metu periskopo statmena orientacija leidžia išmaniųjų telefonų gamintojams pritaikyti fotoaparato jutiklį ir būtinų lęšių rinkinys išmaniojo telefono korpuse, nekainuojant jų per brangiai storio.
Triukšmo skirtumas vaizduose, darytuose 10 kartų padidinus naudojant hibridinį „Huawei Mate 40 Pro“ priartinimą ir „iPhone 12“ skaitmeninį priartinimą
Be ilgesnio periskopinės teleobjektyvo kameros židinio nuotolio, kuris idealiai tinka fotografuoti tolimą objektų, OIS užtikrina, kad nuotraukose, darytose naudojant periskopinį optinį priartinimą, vaizdo triukšmas būtų daug mažesnis nei skaitmeniniame priartinti. Be dienos šviesos, ši funkcija yra patogi, kai reikia fotografuoti esant silpnam apšvietimui arba naktį.
Be iššūkių ir apribojimų, su kuriais susiduriame su skaitmeniniu priartinimu išmaniuosiuose telefonuose, pašalinimas, išmaniųjų telefonų periskopinio priartinimo moduliai taip pat leidžia vartotojams pažvelgti į mikro pasaulį. Galite naudoti periskopinę kamerą makrokomandų kadrams užfiksuoti, net nepriartėdami prie objekto. Tai ypač naudinga, jei aistringai mėgstate gaudyti vabzdžius ar mažyčius roplius.
Tačiau yra tam tikrų šio fotoaparato išdėstymo trūkumų, kaip aptarsime toliau.
Periscopic Zoom kameros trūkumai
Nors periskopinės priartinimo kameros suteikia galimybę priartinti objektus daug efektyviau nei skaitmeninis priartinimas, jos taip pat kelia tam tikrų apribojimų. Didžiausias iššūkis naudojant periskopinę teleobjektyvą yra tai, kad jis suteikia jums laisvę optiškai priartinti toli nutolus nuo objektų arba priartėjus prie mažo objekto, jo židinio nuotolis, taigi ir mastelio keitimo galimybės, yra fiksuotas iki tam tikros vertės. Ribota erdvė objektyvo sąrankos viduje neleidžia objektyvo masyvai per daug judėti. Judėjimas gali palengvinti tik automatinį fokusavimą, bet ne priartinti ar nutolinti. Taigi jis neleidžia priartinti arba nutolinti taip laisvai, kaip iš tikrųjų judantis priartinimo objektyvas, pritvirtintas prie „taškymo ir fotografavimo“, DSLR ar be veidrodžio fotoaparato.
Tai reiškia, kad skaitmeninis priartinimas veikia esant kitokioms padidinimo reikšmėms, nei palaiko periskopo kamera, nepaisant periskopo nustatymo. Pavyzdžiui, jei išmanusis telefonas palaiko 5X optinį priartinimą, periskopinė kamera neįsijungs, kol nepadidinsite iki 5X. priartinti ir toliau naudoti pagrindinį fotoaparatą arba kitą teleobjektyvą, kuris palaiko mažesnį didinimą naudojant skaitmeninį priartinti.
Dabar, jei norite užfiksuoti ką nors židinio nuotoliu, didesniu nei 5X – tarkime, 10X, išmanusis telefonas persijungia į periskopo kamerą ir skaitmeniniu būdu padidina 2X mastelį, todėl bendras priartinimas yra 10X. Išmaniųjų telefonų kompanijos mėgsta tai vadinti „hibridiniu“ priartinimu – optinio ir skaitmeninio priartinimo deriniu.
Pavyzdžiui, „Huawei Mate 40 Pro+“ naudoja pagrindinę kamerą, kurios židinio nuotolis yra 1–3 kartus, o priartinimas skaitmeniniu būdu padidinamas. Esant 3X ir daugiau priartinimui, vaizdo ieškiklis persijungia į teleobjektyvą su 3X optiniu priartinimu. Ši kamera ir toliau naudojama iki 9,9X padidinimo (3X vaizdas apkarpomas skaitmeniniu būdu), po kurio telefonas persijungia į periskopo kamerą su 10X optiniu priartinimu. Kai vertės viršija 10 kartų, telefonas vėl apkarpomas į 10 kartų didesnį vaizdą – taip pasikliaujama „hibridiniu“ mastelio keitimu. Natūralu, kad įrenginiuose su 5x periskopinio priartinimo kameros moduliais perėjimas vyksta esant 5x židinio nuotoliui.
Kitas esminis periskopo kamerų trūkumas yra tas, kad padidėjus židinio nuotoliui, regėjimo laukas susiaurėja ir kameros angos diafragma yra mažesnė nei pagrindinės kameros – darant prielaidą, kad abiejose kamerose naudojami objektyvai yra beveik identiškas. Naudojant mažesnę diafragmą, ant jutiklio patenkančios šviesos kiekis sumažėja, todėl reikia daugiau aplinkos šviesos. Dėl to vaizdai, padaryti naudojant periskopinę kamerą, yra silpnai apšviesti arba dirbtinai per daug eksponuojami, palyginti su pagrindine kamera su daug didesne diafragma.
Kaip ir tikėtasi, naudojant skaitmeninį priartinimą vaizde atsiranda triukšmo ir vaizdinių artefaktų. Tai įrodo, kad nors periskopinis priartinimas yra gana galingas, jam trūksta universalumo, kurį leidžia iš tikrųjų judantis teleobjektyvas.
Ar periskopinis priartinimas yra teleobjektyvų ateitis?
Periskopinių teleobjektyvo kamerų koncepcija yra progresyvus žingsnis prieš skaitmeninį priartinimą, tačiau aukščiau išvardyti apribojimai liudija geresnio sprendimo būtinybę. Būdama pirmąja periskopo kamerų naujoves, OPPO dabar kuria pažangią koncepciją su kintamu židinio nuotoliu, kuri leistų kintamą optinį priartinimą. 2020 m. rugpjūčio mėn. OPPO atskleidė savo koncepcijąhibridinis optinis priartinimas“, kuriame naudojama 7 elementų objektyvo sąranka.
Vietoj to, kad visi lęšiai būtų vienodu atstumu vienas nuo kito, šie lęšiai yra suskirstyti į tris grupes – du iš kurių gali laisvai judėti. Šis laisvas judėjimas turėtų leisti kintamą židinio nuotolį nuo 85 mm iki 135 mm, taip pat keisti optinį priartinimą nuo 3,3 iki 5,2 X. Tai gali būti susieta su CMOS jutikliu su iki 32MP raiška ir 4 viename pikselių atskyrimo palaikymu.
Tuo pačiu metu, „Xiaomi“ dirba ties ištraukiamo objektyvo sąranka, kurį galima pritvirtinti prie pagrindinio fotoaparato arba naudoti kaip atskirą teleobjektyvą. Vienas iš pagrindinių šio mechanizmo pranašumų yra tai, kad objektyvas naudos daug didesnę diafragmą nei periskopinis modulis, todėl bus galima gauti daugiau šviesos ir, atitinkamai, geresnius vaizdus. „Xiaomi“ išmanųjį telefoną su šiuo ištraukiamu plačios diafragmos objektyvu gali pristatyti jau 2021 m.
Prognozuojama, kad net „Apple“ persikels periskopo kameros „iPhone“ įrenginiuose iki 2022 m. Nors liko dar dveji metai, kol tai įvyks, periskopo kamerų pritaikymas „iPhone“ gali paskatinti juos tapti daug labiau įprastu, nei yra dabar. Iki tol mes ir toliau stebėsime pramonės raidą, kuri leis mums pamatyti per daug nenutolstant nuo realybės.
Ką manote apie periskopines priartinimo kameras ir kokį vaidmenį numatote joms fotografuojant išmaniuosius telefonus per ateinančius kelerius metus? Praneškite mums savo mintis toliau pateiktuose komentaruose!