As câmeras telefoto Periscope fornecem zoom óptico de até 10X em smartphones, minimizando o ruído. Veja como funcionam as câmeras periscópicas.
As câmeras são indispensáveis para os telefones. Desde o primeiro telefone com câmera, as câmeras têm sido tão fundamentais para a marca dos telefones que muitas empresas lucram apenas com a capacidade de seus dispositivos de capturar Pixel perfeito (trocadilho definitivamente intencional) fotografias. Nos últimos anos, os fabricantes de telefones canalizaram a sua energia criativa para melhorar as câmaras e acomodar mais sensores nos smartphones. O resultado evidente é o aumento fenomenal da concorrência entre marcas para oferecer mais câmeras por menos dinheiro. A inovação tem sido a chave para sobreviver neste ambiente competitivo, e uma tecnologia de câmara que tem sido a epítome da inovação são câmeras com zoom periscópio. Com ampliação óptica instantânea de 5X ou 10X, as câmeras telefoto periscópicas facilitam o zoom rápido e fácil em distâncias distantes.
Este artigo fala sobre os usos de câmeras com zoom periscópio, suas vantagens e desvantagens e o futuro potencial das câmeras com zoom periscópio. Mas antes de começarmos com as últimas tendências, aqui está uma rápida visão geral do que pode ter levado a esta inovação.
Uma breve história das câmeras telefoto para smartphones
Embora a Apple não tenha sido a primeira a introduzir o conceito de mais de uma câmera em telefones, a empresa definitivamente deve ser creditada por popularizar a ideia e inspirar outros a embarcar no movimento. Líder em fotografia de smartphones há muito tempo, a Apple lançou uma câmera telefoto com zoom óptico de 2X no iPhone 7 Plus em 2016. Além do zoom óptico, esta câmera telefoto também foi usada para capturar dados de profundidade de fundo para imagens de retrato.
No entanto, as empresas de smartphones estão nessa busca para aproximar objetos remotos há muito mais tempo. Em 2013, a Nokia apresentou o Lumia 1020 com uma câmera de 41 MP. Embora este carro-chefe do Lumia não suportasse nenhum tipo de zoom óptico, a enorme imagem do sensor de 41 MP poderia ser cortada para emular um pseudo zoom. Até hoje, as marcas de smartphones usam um sistema semelhante estratégia para promover câmeras com grande número de megapixels, como 64 MP ou 108 MP.
Enquanto isso, certas marcas também experimentaram em breve configurações reais de lentes móveis semelhantes às câmeras automáticas. Por exemplo, a Samsung lançou o Galaxy S4 Zoom em 2013 com uma lente saliente de zoom óptico de 10X e flash de xenônio. A lente retrátil e o flash de xenônio criaram uma semelhança tão forte com uma câmera compacta que o Galaxy S4 Zoom poderia ser chamado, com razão, de uma câmera rodando em Android e com suporte para conectividade celular. O Zoom da galáxia K seguiu, lançando no ano seguinte.
O conceito de uma câmera periscópica em um smartphone permaneceu bastante novo até que a Huawei o popularizou com o lançamento do Huawei P30 Pro em março de 2019. Ao fazer isso, eles se tornaram a primeira marca a oferecê-lo comercialmente. O Huawei P30 Pro, como vimos em nosso revisão detalhada da câmera do telefone, pode tirar fotos com ampliação de até 50x. No entanto, a Huawei não foi a primeira marca a experimentar esta ideia – foi a OPPO que apresentou pela primeira vez as capacidades de zoom óptico de uma câmara periscópica no MWC 2017. Apesar da introdução precoce, a tecnologia levou dois anos para ser chegar a uma conclusão.
Poucos meses depois do Huawei P30 Pro, a OPPO lançou o OPPO Reno 10X Zoom Edition com uma configuração de câmera telefoto periscópica semelhante. Mais ou menos na mesma época, Samsung começou a produzir câmeras periscópicas em massa para que outros fabricantes participem da corrida.
Mas antes de aprendermos sobre os telefones que vêm com essa tecnologia, vamos dar uma olhada em como ela funciona e qual o papel que um periscópio desempenha em um módulo de câmera telefoto.
O que é uma câmera com zoom periscópico?
De acordo com a definição do livro didático, um periscópio é um instrumento óptico que permite a qualquer pessoa ver um obstáculo sem que ele seja visível. Tradicionalmente, inclui espelhos que refletem ou prismas que refratam a luz em ângulos retos, permitindo que as pessoas vejam o que está acima ou abaixo de sua linha de visão real. Os periscópios têm sido usados em veículos blindados como tanques ou submarinos há várias décadas. O instrumento em si é inofensivo e também pode ser feito para alguns experimentos científicos simples e divertidos.
O aplicativo não é muito diferente quando se trata de câmeras de smartphones. Ao contrário das câmeras telefoto padrão que oferecem zoom óptico de 2X ou 3X, as câmeras periscópicas normalmente oferecem zoom de 5X ou 10X usando mais de uma lente junto com o sensor da câmera. A função do periscópio é ajudar a acomodar o conjunto de lentes sem aumentar drasticamente a espessura do smartphone.
Para entender o papel de um periscópio dentro de um módulo de câmera, visualize o smartphone em um arranjo 3D com diferentes eixos representados pelas coordenadas X, Y e Z. O smartphone fica com a tela plana no plano YZ, enquanto sua espessura pode ser medida ao longo do eixo X. Os sensores de câmera tradicionais e as lentes acopladas também ficam no plano YZ, perpendicular ao eixo Z.
No caso de uma configuração periscópica, entretanto, o sensor e as lentes ficam no plano XZ e cruzam o eixo Y em ângulo reto. Na extremidade oposta ao sensor da câmera, encontra-se um prisma que muda a direção da luz perpendicular ao sensor. O uso de um prisma de ângulo reto é o motivo pelo qual as câmeras periscópicas têm recortes quadrados ou retangulares em vez dos tradicionais circulares.
A luz entra pela abertura retangular de uma câmera periscópica, é refratada em ângulo reto e depois passa pelas lentes e chega ao sensor. Para garantir que as imagens tiradas com ampliação de 5X ou 10X sejam nítidas, câmeras telefoto periscópicas são equipado com suporte de foco automático no qual as lentes se movem para frente ou para trás para focar em um objeto distante no sensor. Isso é demonstrado no seguinte vídeo da Samsung:
Além disso, com zoom de 5x ou superior, até mesmo solavancos sutis são ampliados e parecem movimentos significativos. Para evitar essa mudança exagerada do quadro pretendido, as câmeras periscópicas são construídas com OIS ou estabilização óptica – geralmente no prisma. Isto significa que o prisma pode mover-se livremente ao longo de múltiplos eixos, respondendo às mudanças de gravidade e, portanto, acomodar qualquer movimento brusco repentino.
Ao organizar as lentes e o prisma em ângulo reto perpendicularmente à abertura da câmera, os fabricantes de smartphones podem economizar muito espaço. Isso evita que smartphones com câmeras telefoto periscópicas sejam ridiculamente grossos do que são. seria imaginável se as lentes fossem colocadas no mesmo plano que outras câmeras no Smartphone.
Há outra utilidade interessante e bastante comum dos periscópios que vemos nas câmeras. As câmeras SLR ou DSLR utilizam espelhos ou prismas para refletir ou refratar a luz da lente da câmera para o visor óptico. Embora não haja uma relação direta entre periscópios dentro de câmeras SLR e telefoto periscópica câmeras em smartphones, não podemos ignorar o primeiro pode ter sido uma inspiração para a nova era zoom ótico.
Diferença entre um periscópio e uma câmera telefoto
Câmeras telefoto são aquelas que permitem zoom óptico com ou sem parte móvel. Em contraste, uma câmera periscópica é principalmente uma extensão de uma câmera telefoto padrão. Além da diferença na orientação, as câmeras telefoto e periscópicas podem ser distinguidas observando o formato da abertura da câmera. Na verdade, a abertura retangular da câmera periscópica facilita sua identificação além de outros tipos de câmeras. As câmeras telefoto típicas, por outro lado, usam aberturas circulares padrão e não podem ser identificadas apenas de relance.
Dado o maior número de lentes usadas em uma configuração telefoto periscópica, uma câmera telefoto tem uma distância focal maior. Por último, como veremos nas próximas seções, nem as câmeras telefoto nem as câmeras periscópicas atualmente suportam distância focal variável, mas algumas soluções modificadas no futuro poderão fazê-lo.
Smartphones com câmera com zoom periscópico
Como mencionamos acima, o Huawei P30 Pro foi o primeiro dispositivo disponível comercialmente equipado com zoom periscópico de 5x; o OPPO Reno 10X Zoom Edition veio logo em seguida. A eletromecânica da Samsung também iniciou a fabricação desses módulos de câmeras periscópicas no verão do ano passado, mas demorou um pouco até que pudessem aumentar um número razoável de pedidos.
Muito depois do lançamento do Huawei P30 Pro, X30 Pro da Vivo (limitado à China) manteve o bastão como o "telefone mais recente com câmera periscópica" por um tempo, mas logo foi substituído pelo Samsung Galaxy S20 Ultra. Lançado em fevereiro de 2020, o Galaxy S20 Ultra também se tornou o primeiro smartphone a suportar zoom híbrido de até 100X.
A Xiaomi, que chega cedo à maioria das festas, chegou tardiamente a esta tendência. O primeiro telefone lançado com módulo de zoom periscópico foi o Mi 10 Edição Juvenil. Então veio o principal assassino do Realme – o Realme X3 SuperZoom – alimentado por um Snapdragon 855 com um ano de idade. Duas das adições mais recentes a esta contagem são os mais recentes dispositivos emblemáticos da Samsung e Vivo – o Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G e a Vivo X50 Pro, respectivamente.
A Huawei, marca pioneira em diversas inovações no campo da fotografia, lançou os sucessores do P30 Pro quase um mês depois que a Samsung lançou o Galaxy S20 Ultra. Embora esses smartphones - Huawei P40 Pro e P40 Pro+ — são anteriores aos demais mencionados no parágrafo acima, o anúncio da Huawei os supera em termos de tecnologia e merece menção exclusiva. Embora ambos – o Huawei P40 Pro e o P40 Pro+ – estejam equipados com câmeras com zoom periscópico, o a câmera periscópio na variante Plus possui zoom óptico de 10X, enquanto a Pro normal possui zoom óptico de 5X ampliação. Além do periscópio com zoom óptico de 10X, o Huawei P40 Pro+ também possui outra câmera telefoto fixada em zoom óptico de 3x.
O lançado mais recentemente Série Huawei Companheiro 40 segue a mesma terminologia da série P40. O Huawei Mate 40 Pro e o Mate 40 Pro+ apresentam câmeras periscópicas dedicadas com zoom óptico de 5x e 10x. O Mate 40 Pro+ também possui uma câmera telefoto secundária, assim como o P40 Pro+. O Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS segue o Mate 40 Pro+ e vem equipado com uma câmera periscópica 10x e uma câmera telefoto 3x.
A tecnologia por trás das câmeras periscópicas está evoluindo em um ritmo relativamente lento do que o jogo geral de números na resolução da câmera. Embora tenha atraído ambos - consumidores e fabricantes - não é comemorado como outras tecnologias, como o carregamento super-rápido ou a crescente exibir taxas de atualização. Marcas de smartphones como OPPO têm trabalhado em maneiras de lidar com as limitações dessas câmeras periscópicas.
Antes de examinarmos essas limitações, vamos examinar as vantagens que as câmeras periscópicas oferecem.
Vantagens de uma câmera com zoom periscópico
Como vimos acima, as capacidades de zoom dos smartphones evoluíram substancialmente na última década. As câmeras com zoom periscópico estabeleceram um novo precedente quando se trata de zoom óptico em um smartphone. Sua vantagem mais notável é que eles permitem capturar um objeto ou cenário distante, semelhante a uma câmera compacta, sem qualquer movimento real da lente. Simultaneamente, a orientação perpendicular do periscópio permite que os fabricantes de smartphones encaixem o sensor da câmera e o conjunto de lentes necessárias dentro do corpo do smartphone sem custar muito caro em termos de grossura.
A diferença de ruído em imagens tiradas com ampliação de 10X usando o zoom híbrido no Huawei Mate 40 Pro e zoom digital no iPhone 12
Além da maior distância focal da câmera telefoto periscópica, ideal para capturar imagens distantes assuntos, o OIS garante que as imagens tiradas com zoom óptico periscópico tenham muito menos ruído de imagem do que o digital ampliação. Além da luz do dia, o recurso é útil quando se trata de fotografar com pouca luz ou à noite.
Além de corrigir os desafios e limitações que enfrentamos com o zoom digital em smartphones, os módulos de zoom periscópico em smartphones também permitem que os usuários espreitem o micromundo. Você pode usar a câmera periscópica para capturar fotos macro, mesmo sem chegar muito perto de um objeto. Isso é especialmente útil se você gosta de capturar insetos ou pequenos répteis.
No entanto, existem certas desvantagens neste arranjo de câmera, conforme discutiremos abaixo.
Desvantagens de uma câmera com zoom periscópico
Embora as câmeras com zoom periscópico adicionem a capacidade de ampliar objetos de perto com muito mais eficiência do que o zoom digital, elas também apresentam certas limitações. O maior desafio com uma configuração de telefoto periscópica é que, embora ela lhe dê a liberdade de ampliar opticamente Ao aproximar-se de objetos ou aproximar-se de um objeto minúsculo, sua distância focal – e, portanto, suas capacidades de zoom – são fixadas em um determinado valor. O espaço limitado dentro da configuração da lente evita que o conjunto de lentes se mova muito. O movimento só pode facilitar o foco automático, mas não aumentar ou diminuir o zoom. Portanto, ela não permite aumentar ou diminuir o zoom tão livremente quanto uma lente zoom em movimento anexada a uma câmera compacta, DSLR ou sem espelho.
Isso significa que o zoom digital entra em ação em valores de ampliação diferentes daqueles suportados por uma câmera periscópica, apesar da configuração do periscópio. Por exemplo, se um smartphone suportar zoom óptico de 5X, a câmera periscópica não entrará em ação até que você aumente o zoom para 5X. zoom e, em vez disso, continue a usar a câmera principal ou outra câmera telefoto suporta menor ampliação com digital ampliação.
Agora, se você quiser capturar algo com uma distância focal superior a 5X – digamos, em 10X, o smartphone muda para a câmera periscópica e depois amplia digitalmente 2X, levando a um zoom composto de 10X. As empresas de smartphones gostam de se referir a isso como zoom “híbrido”, uma combinação de zoom óptico e digital.
Por exemplo, um Huawei Mate 40 Pro+ usa a câmera principal entre distâncias focais de 1x e 3x, ampliando digitalmente à medida que aumenta a ampliação. Com zoom de 3X e além, o visor muda para uma câmera telefoto com zoom óptico de 3X. Esta câmera continua em uso até a ampliação de 9,9X (recorte digital da imagem 3X), além da qual o telefone muda para a câmera periscópica com zoom óptico de 10X. Em valores acima da ampliação de 10X, o telefone corta novamente a imagem de 10X – contando assim com o zoom “híbrido”. Naturalmente, em dispositivos com módulos de câmera com zoom periscópico de 5X, a transição acontece em 5X da distância focal.
Outra desvantagem importante das câmeras periscópicas é que, com o aumento da distância focal, o campo de visão é estreitado e o a abertura da abertura da câmera é menor do que a da câmera principal - assumindo que as lentes usadas em ambas as câmeras são quase idêntico. Com uma abertura menor, a quantidade de luz que incide sobre o sensor é reduzida, exigindo mais luz ambiente. Como resultado, as imagens tiradas com uma câmera periscópica são mal iluminadas ou superexpostas artificialmente em comparação com uma câmera primária com uma abertura muito maior.
Como esperado, com o zoom digital surgem ruídos e artefatos visuais na imagem. Isso prova que, embora o zoom periscópico seja bastante poderoso, falta-lhe a versatilidade que uma lente telefoto realmente móvel permite.
O zoom periscópico é o futuro da telefoto?
O conceito de câmeras telefoto periscópicas é um avanço progressivo em relação ao zoom digital, mas as limitações listadas acima atestam a necessidade de uma solução melhor. Depois de ser a primeira empresa a inovar câmaras periscópicas, a OPPO está agora a trabalhar num conceito avançado com distância focal variável, que permitiria zoom óptico variável. Em agosto de 2020, a OPPO revelou o seu conceito de "zoom óptico híbrido"que utiliza uma configuração de lente de 7 elementos.
Em vez de todas as lentes serem equidistantes entre si, estas lentes são divididas em três grupos – dois dos quais podem mover-se livremente. Essa liberdade de movimento deve permitir uma distância focal variável, variando entre 85mm e 135mm, além de alterar o zoom óptico entre 3,3X e 5,2X. Isso pode ser vinculado a um sensor CMOS com resolução de até 32 MP e suporte para binning de pixel 4 em 1.
Ao mesmo tempo, Xiaomi está trabalhando em uma configuração de lente retrátil, que pode ser acoplada na parte superior da câmera principal ou usada como uma lente telefoto discreta. Um grande benefício deste mecanismo é que a lente utilizará uma abertura muito maior do que um módulo periscópico, permitindo mais luz e, consequentemente, melhores imagens. A Xiaomi pode lançar um smartphone com esta lente retrátil de grande abertura já em 2021.
Até a Apple está projetada para mudar para câmeras periscópicas nos iPhones até 2022. Embora ainda faltem mais dois anos para que isso aconteça, a adoção de câmeras periscópicas no iPhone pode levá-las a se tornarem muito mais populares do que são agora. Até lá, continuaremos acompanhando os desenvolvimentos da indústria que nos permitem ver sem nos afastarmos muito da realidade.
O que você acha das câmeras com zoom periscópico e que papel você prevê para elas na fotografia de smartphones nos próximos anos? Deixe-nos saber seus pensamentos nos comentários abaixo!