Camerele teleobiective Periscope oferă un zoom optic de până la 10X pe smartphone-uri, reducând în același timp zgomotul. Iată cum funcționează camerele cu periscop.
Camerele foto sunt indispensabile pentru telefoane. Încă de la primul telefon cu cameră, camerele au fost atât de esențiale pentru brandingul telefoanelor încât multe companii profită doar de abilitățile dispozitivelor lor de a captura. Pixel perfect (joc de cuvinte cu siguranță intenționat) fotografii. În ultimii ani, producătorii de telefoane și-au canalizat energia creativă în îmbunătățirea camerelor foto și în adaptarea mai multor senzori pe smartphone-uri. Rezultatul evident este creșterea fenomenală a concurenței dintre mărci pentru a oferi mai multe camere pentru mai puțini dolari. Inovația a fost cheia supraviețuirii în acest mediu competitiv și o tehnologie de cameră care a fost simbol al inovației este camere cu zoom periscop. Cu o mărire optică instantanee de 5X sau 10X, camerele teleobiective periscopice facilitează mărirea rapidă și ușoară la distanța îndepărtată.
Acest articol vorbește despre utilizările camerelor cu zoom periscop, avantajele și dezavantajele acestora și despre viitorul viitor al camerelor cu zoom periscop. Dar înainte de a începe cu cele mai recente tendințe, iată o scurtă privire de ansamblu asupra a ceea ce ar fi putut duce la această inovație.
O scurtă istorie a camerelor telefoto pentru smartphone-uri
Deși Apple nu a fost primul care a introdus conceptul de mai mult de o cameră pe telefoane, compania ar trebui cu siguranță să fie creditată pentru popularizarea ideii și pentru inspirarea altora să urce la bord. Lider în fotografia smartphone-urilor pentru o lungă perioadă de timp, Apple a introdus o cameră telefoto cu zoom optic 2X pe iPhone 7 Plus în 2016. Pe lângă zoom-ul optic, această cameră telefoto a fost folosită și pentru a capta date despre adâncimea de fundal pentru imaginile portret.
Cu toate acestea, companiile de smartphone-uri au fost în această încercare de a aduce obiectele aflate la distanță mai aproape de mult mai mult timp. În 2013, Nokia a introdus Lumia 1020 cu o cameră de 41 MP. În timp ce acest Lumia emblematic nu a acceptat nici un fel de zoom optic, imaginea enormă de la senzorul de 41 MP ar putea fi decupată pentru a emula un pseudo zoom. Până în prezent, mărcile de smartphone-uri folosesc un similar strategie de promovare a camerelor cu un număr mare de megapixeli, cum ar fi 64MP sau 108MP.
Între timp, anumite mărci au experimentat, de asemenea, în scurt timp setări reale de lentile în mișcare, similare camerelor de tip point-and-shoot. De exemplu, Samsung a lansat Galaxy S4 Zoom în 2013 cu un obiectiv proeminent cu zoom optic de 10X și blitz cu xenon. Lentila retractabilă și blițul cu xenon au dus la o asemănare atât de puternică cu o cameră de filmare, încât Galaxy S4 Zoom ar putea fi numit pe bună dreptate o cameră care rulează pe Android și care acceptă conectivitate celulară. The Galaxy K Zoom a urmat-o, lansându-se în anul următor.
Conceptul de cameră periscopică pe un smartphone a rămas destul de nou până când Huawei l-a popularizat prin lansarea Huawei P30 Pro în martie 2019. Procedând astfel, au devenit primul brand care l-a oferit comercial. Huawei P30 Pro, așa cum am văzut în documentul nostru revizuire detaliată a camerei telefonului, ar putea face fotografii cu o mărire de până la 50x. Cu toate acestea, Huawei nu a fost primul brand care a experimentat această idee - OPPO a fost cel care a prezentat pentru prima dată capabilitățile de zoom optic ale unei camere periscopice la MWC 2017. În ciuda introducerii timpurii, tehnologia a durat doi ani ajunge la o realizare.
La câteva luni după Huawei P30 Pro, OPPO a introdus OPPO Reno 10X Zoom Edition cu o configurație similară a camerei teleobiective periscopice. Cam in acelasi timp, Samsung a început să producă în masă camere periscopice pentru ca alți producători să se alăture cursei.
Dar înainte de a afla despre telefoanele care vin cu această tehnologie, să aruncăm o privire la modul în care funcționează și ce rol joacă un periscop într-un modul de cameră teleobiectivă.
Ce este o cameră cu zoom periscopic?
Conform definiției din manualul său, un periscop este un instrument optic care permite oricui să vadă în jurul unui obstacol fără ca acesta să fie vizibil. În mod tradițional, include oglinzi care reflectă sau prisme care refractează lumina în unghi drept, permițând oamenilor să vadă ceea ce este deasupra sau sub linia lor reală de vedere. Periscoapele au fost folosite în vehiculele blindate precum tancuri sau submarine de câteva decenii. Instrumentul în sine este inofensiv și poate fi realizat și pentru niște experimente științifice distractive simple.
Aplicația nu este foarte diferită când vine vorba de camerele smartphone. Spre deosebire de camerele teleobiective standard care oferă zoom optic 2X sau 3X, camerele periscopice oferă de obicei un zoom 5X sau 10X utilizând mai mult de un singur obiectiv împreună cu senzorul camerei. Rolul unui periscop este de a ajuta la adaptarea gamei de lentile fără a crește drastic grosimea smartphone-ului.
Pentru a înțelege rolul unui periscop în interiorul unui modul de cameră, vizualizați smartphone-ul într-un aranjament 3D cu diferite axe reprezentate de coordonatele X, Y și Z. Smartphone-ul se află cu ecranul plat pe planul YZ, în timp ce grosimea acestuia poate fi măsurată de-a lungul axei X. Senzorii tradiționali ai camerei și lentilele atașate se află, de asemenea, în planul YZ, perpendicular pe axa Z.
În cazul unei configurații periscopice, totuși, senzorul și lentilele se află pe planul XZ și intersectează axa Y într-un unghi drept. La sfârșit, opus senzorului camerei, se află o prismă care schimbă direcția luminii perpendicular pe senzor. Utilizarea unei prisme în unghi drept este motivul pentru care camerele cu periscop au decupaje pătrate sau dreptunghiulare în loc de cele circulare tradiționale.
Lumina intră prin deschiderea dreptunghiulară pentru o cameră periscopică, este refractă în unghi drept, apoi trece prin lentile și ajunge la senzor. Pentru a vă asigura că imaginile realizate cu mărire 5X sau 10X sunt clare, camerele teleobiective periscopice sunt echipat cu suport de autofocus în care lentilele se deplasează înainte sau înapoi pentru a focaliza pe un obiect îndepărtat de pe senzor. Acest lucru este demonstrat în următorul videoclip de la Samsung:
În plus, la zoom de 5x sau mai mare, chiar și șocurile subtile sunt mărite și apar ca mișcări semnificative. Pentru a evita această schimbare exagerată de la cadrul dorit, camerele periscopice sunt construite cu OIS sau stabilizare optică - de obicei în prismă. Aceasta înseamnă că prisma se poate mișca liber de-a lungul mai multor axe răspunzând la schimbările gravitaționale și, prin urmare, se poate adapta oricărei mișcări bruște sacadate.
Prin aranjarea lentilelor și a prismei în unghi drept perpendicular pe deschiderea camerei, producătorii de smartphone-uri pot economisi mult spațiu. Acest lucru împiedică smartphone-urile cu camere teleobiective periscopice să fie ridicol de groase decât ele ar fi imaginabil dacă lentilele ar fi plasate în același plan cu alte camere de pe smartphone.
Există o altă utilitate interesantă și destul de comună a periscoapelor pe care o vedem în camere. Camerele SLR sau DSLR utilizează oglinzi sau prisme pentru a reflecta sau refracta lumina de la obiectivul camerei către vizorul optic. Deși nu există o relație directă între periscoapele din interiorul camerelor SLR și teleobiectivul periscopic camerele de pe smartphone-uri, nu putem trece peste primul poate fi fost o inspirație pentru noua era zoom optic.
Diferența dintre un periscop și o cameră telefoto
Camerele telefotografice sunt cele care permit zoomul optic cu sau fără o parte în mișcare. În schimb, o cameră periscopică este în primul rând o extensie a unei camere teleobiective standard. Pe lângă diferența de orientare, camerele telefoto și periscopul pot fi distinse uitându-se la forma deschiderii camerei. De fapt, deschiderea dreptunghiulară pentru camera periscopică face ca aceasta să fie ușor de identificat în afară de alte tipuri de camere. Camerele telefoto obișnuite, pe de altă parte, folosesc deschideri circulare standard și nu pot fi identificate dintr-o singură privire.
Având în vedere numărul mai mare de lentile utilizate în cadrul unei configurații de teleobiectiv periscopic, o cameră teleobiectivă are o distanță focală mai mare. În cele din urmă, așa cum am vedea în secțiunile următoare, nici camerele cu teleobiectiv, nici camerele periscop nu acceptă în prezent distanță focală variabilă, dar unele soluții modificate în viitor ar putea face acest lucru.
Smartphone-uri cu o cameră cu zoom periscopic
După cum am menționat mai sus, Huawei P30 Pro a fost primul dispozitiv disponibil comercial echipat cu un zoom periscopic de 5x; OPPO Reno 10X Zoom Edition a urmat la scurt timp după. Electromecanica Samsung a început, de asemenea, producția acestor module de cameră periscop în vara anului trecut, dar a durat ceva timp până să poată acumula un număr decent de comenzi.
La mult timp după lansarea Huawei P30 Pro, Vivo X30 Pro (limitat la China) a deținut ștafeta drept „cel mai recent telefon cu o cameră periscopică” pentru o vreme, dar a fost înlocuită în curând de Samsung Galaxy S20 Ultra. Lansat în februarie 2020, Galaxy S20 Ultra a devenit și primul smartphone care acceptă zoom hibrid de până la 100X.
Xiaomi, care ajunge devreme la majoritatea petrecerilor, a întârziat această tendință. Primul lor telefon care a fost lansat cu un modul de zoom periscopic a fost Mi 10 ediție pentru tineret. Apoi a venit ucigașul emblematic al lui Realme - cel Realme X3 SuperZoom — alimentat de un Snapdragon 855 vechi de un an. Două dintre cele mai recente adăugări la acest număr sunt cele mai recente dispozitive emblematice de la Samsung și Vivo - the Samsung Galaxy Note 20 Ultra 5G si Vivo X50 Pro, respectiv.
Huawei, marca care a fost pionier în mai multe inovații în domeniul fotografiei, a lansat succesorii lui P30 Pro la aproape o lună după ce Samsung a lansat Galaxy S20 Ultra. În timp ce aceste smartphone-uri - Huawei P40 Pro și P40 Pro+ — precedă pe celelalte menționate în paragraful de mai sus, anunțul Huawei le depășește din punct de vedere tehnologic și merită o mențiune exclusivă. În timp ce ambele – Huawei P40 Pro și P40 Pro+ – sunt echipate cu camere cu zoom periscopice, camera periscopică de pe varianta Plus are un zoom optic de 10X, în timp ce Pro obișnuit are un zoom optic de 5X zoom. Pe lângă periscopul cu zoom optic 10X, Huawei P40 Pro+ are și o altă cameră teleobiectivă fixată la zoom optic 3x.
Cel mai recent lansat Seria Huawei Mate 40 urmează aceeași terminologie ca și seria P40. Huawei Mate 40 Pro și Mate 40 Pro+ dispun de camere periscopice dedicate cu zoom optic 5x și 10x. Mate 40 Pro+ are și o cameră teleobiectivă secundară, la fel ca P40 Pro+. Porsche Design Huawei Mate 40 Pro RS urmează Mate 40 Pro+ și vine echipat cu o cameră periscopică de 10x și o cameră teleobiectivă de 3x.
Tehnologia din spatele camerelor periscopice evoluează într-un ritm relativ lent decât jocul general de numere în rezoluția camerei. Deși i-a atras pe ambii - consumatori și producători -- nu este celebrat ca alte tehnologii precum încărcarea super-rapidă sau în continuă creștere. afișează ratele de reîmprospătare. Mărcile de smartphone-uri precum OPPO au lucrat la modalități de a aborda limitările acestor camere periscopice.
Înainte de a ne uita la aceste limitări, să trecem peste avantajele pe care camerele periscopice le oferă.
Avantajele unei camere cu zoom periscopic
După cum am văzut mai sus, capacitățile de zoom ale smartphone-urilor au evoluat substanțial în ultimul deceniu. Camerele cu zoom periscopic au creat un nou precedent atunci când vine vorba de zoom optic pe un smartphone. Avantajul lor cel mai important este că vă permit să capturați un obiect sau un peisaj la distanță foarte asemănător cu o cameră de filmare, fără mișcarea reală a obiectivului. Simultan, orientarea perpendiculară a periscopului permite producătorilor de smartphone-uri să se potrivească cu senzorul camerei și setul de lentile necesare în corpul smartphone-ului fără a le costa prea scump în termeni de grosime.
Diferența de zgomot la imaginile realizate la mărire de 10X folosind zoom-ul hibrid pe Huawei Mate 40 Pro și zoom digital pe iPhone 12
Pe lângă distanța focală mai mare a camerei teleobiective periscopice, care este ideală pentru capturarea la distanță subiecților, OIS asigură că imaginile realizate cu zoom optic periscopic au mult mai puțin zgomot de imagine decât digital zoom. Pe lângă lumina zilei, funcția este la îndemână atunci când vine vorba de fotografierea în lumină slabă sau pe timp de noapte.
Pe lângă rectificarea provocărilor și limitărilor cu care ne confruntăm cu zoom-ul digital pe smartphone-uri, modulele de zoom periscopice de pe smartphone-uri permit utilizatorilor să arunce cu ochiul în lumea micro. Puteți folosi camera periscopică pentru a captura fotografii macro, chiar și fără a vă apropia prea mult de un obiect. Acest lucru este util mai ales dacă sunteți pasionat de capturarea insectelor sau a reptilelor mici.
Cu toate acestea, există anumite dezavantaje la acest aranjament al camerei, așa cum discutăm mai jos.
Dezavantajele unei camere cu zoom periscopic
Deși camerele cu zoom periscopic adaugă capacitatea de a mări obiectele mult mai eficient decât zoom-ul digital, ele prezintă și anumite limitări. Cea mai mare provocare cu o configurație teleobiectivă periscopică este că, în timp ce vă oferă libertatea de a mări optic mult depărtează obiecte sau se apropie de un obiect mic, distanța sa focală - și, prin urmare, capacitățile de zoom - sunt fixate la o anumită valoare. Spațiul limitat din interiorul configurației obiectivului împiedică matricea de lentile să se miște prea mult. Mișcarea poate facilita doar focalizarea automată, dar nu poate mări sau micșora. Astfel, nu vă permite să măriți sau să micșorați la fel de liber ca un obiectiv cu zoom care se mișcă atașat la o cameră de tip point-and-shoot, DSLR sau fără oglindă.
Aceasta înseamnă că zoom-ul digital se activează la alte valori de mărire decât cele acceptate de o cameră periscopică, în ciuda configurației periscopice. De exemplu, dacă un smartphone acceptă zoom optic 5X, camera periscopică nu va intra în acțiune până când nu măriți la 5X zoom și, în schimb, continuați să utilizați camera principală sau o altă cameră telefoto care acceptă o mărire mai mică cu digitală zoom.
Acum, dacă doriți să capturați ceva la o distanță focală mai mare de 5X - să zicem la 10X, smartphone-ul comută la camera periscopică și apoi mărește digital 2X, ceea ce duce la un zoom compus de 10X. Companiilor de smartphone-uri le place să se refere la aceasta ca un zoom „hibrid”, o combinație de zoom optic și digital.
De exemplu, un Huawei Mate 40 Pro+ folosește camera principală între distanțe focale de 1x și 3x, mărind digital pe măsură ce mărește mărirea. La zoom 3X și mai mult, vizorul trece la o cameră telefoto cu zoom optic 3X. Această cameră continuă să fie utilizată până la o mărire de 9,9X (decupând imaginea de 3X digital), după care, telefonul trece la camera periscopică cu zoom optic de 10X. La valori peste mărirea de 10X, telefonul decupează din nou imaginea de 10X - bazându-se astfel pe zoom-ul „hibrid”. Desigur, pe dispozitivele cu module de cameră cu zoom periscopic 5X, tranziția are loc la 5X din distanța focală.
Un alt dezavantaj esențial al camerelor cu periscop este că, odată cu creșterea distanței focale, câmpul vizual este îngustat și deschiderea camerei este mai mică decât a camerei primare - presupunând că obiectivele utilizate în ambele camere sunt aproape identic. Cu o deschidere mai mică, cantitatea de lumină care cade pe senzor se reduce, ceea ce duce la o cerință pentru mai multă lumină ambientală. Ca rezultat, imaginile realizate cu o cameră periscopică sunt fie slab iluminate, fie supraexpuse artificial, în comparație cu o cameră principală cu o diafragmă mult mai mare.
După cum era de așteptat, cu zoom-ul digital apar zgomot și artefacte vizuale în imagine. Acest lucru demonstrează că, în timp ce zoom-ul periscopic este destul de puternic, îi lipsește versatilitatea pe care o permite un teleobiectiv în mișcare.
Zoomul periscopic este viitorul teleobiectivului?
Conceptul de camere telefoto periscopice este un pas progresiv înaintea zoom-ului digital, dar limitarea pe care am enumerat-o mai sus mărturisește necesitatea unei soluții mai bune. După ce a fost prima companie care a inovat camerele cu periscop, OPPO lucrează acum la un concept avansat cu distanță focală variabilă, care ar permite zoom optic variabil. În august 2020, OPPO și-a dezvăluit conceptul de „zoom optic hibrid" care utilizează o configurație de lentile cu 7 elemente.
În loc ca toate lentilele să fie echidistante între ele, aceste lentile sunt împărțite în trei grupuri - dintre care două se pot mișca liber. Această mișcare liberă ar trebui să permită o distanță focală variabilă, cuprinsă între 85 mm și 135 mm, precum și schimbarea zoom-ului optic între 3,3X și 5,2X. Acesta poate fi legat de un senzor CMOS cu rezoluție de până la 32 MP și suport pentru binning 4 în 1 pixeli.
În același timp, Xiaomi lucrează la o configurație a lentilelor retractabile, care poate fi atașat deasupra camerei primare sau folosit ca teleobiectiv discret. Un avantaj major al acestui mecanism este că obiectivul va utiliza o deschidere mult mai mare decât un modul periscopic, permițând mai multă lumină și, în consecință, imagini mai bune. Xiaomi poate lansa un smartphone cu acest obiectiv retractabil cu deschidere largă până în 2021.
Până și Apple se preconizează că se va muta la camere periscopice pe iPhone până în 2022. Deși mai sunt încă doi ani până să se întâmple acest lucru, adoptarea camerelor periscop pe iPhone le-ar putea face să devină mult mai populare decât sunt acum. Până atunci, vom continua să urmărim evoluțiile din industrie care ne permit să vedem fără să ne depărtăm prea mult de realitate.
Ce părere aveți despre camerele cu zoom periscopice și ce rol le prevedeți în fotografia cu smartphone-uri în următorii câțiva ani? Spune-ne gândurile tale în comentariile de mai jos!