Что такое перископический объектив для смартфонов
Камера для смартфонов всегда был игрой в числа для производителей. Какая компания может похвастаться большим количеством мегапикселей, камер или (все чаще) масштабированием? Однако, когда дело доходит до законов физики, оптический зум и тонкие телефоны просто не совместимы.
В июле 2020 года ходили слухи, что Apple может добавить перископический телеобъектив к будущему iPhone. Перископические линзы существуют уже некоторое время, и они обходят проблемы размеров, которые имеют традиционные телеобъективы.
Вот как они работают и что это означает для будущего индустрии смартфонов.
В фотографии размер имеет значение
Самые большие ограничения в фотографии всегда были физическими, а не технологическими. Есть некоторые законы оптики, которые часто просто нельзя реализовать. Вот почему объективы для зеркальных фотокамер и беззеркальных камер такие большие и тяжелые. Чтобы обеспечить большое фокусное расстояние и широкую диафрагму, сами линзы должны быть определенного размера.
Например, объектив с фокусным расстоянием 200мм и максимальной диафрагмой f/2,8 должен иметь переднюю линзу шириной более 70 мм.
Камеры смартфонов имеют те же ограничения, но в гораздо меньшем масштабе. Поскольку у них меньшие сенсоры, они получают большее увеличение за счет меньшего фокусного расстояния. Однако с этим соглашением связано множество компромиссов.
Например, iPhone 11 Pro оснащен телеобъективом с полнокадровым эквивалентом 52 мм, который на самом деле составляет всего 6 мм. Это означает, что если Вы хотите сделать тот же снимок на профессиональную зеркальную камеру, Вам понадобится объектив 52 мм. Поскольку размер сенсора телеобъектива iPhone составляет около 5 мм по диагонали, Вы получаете эквивалентное увеличение.
Однако производители начинают сталкиваться с проблемами. Маленькие сенсоры намного хуже работают при слабом освещении, и им труднее работать с более высоким разрешением.
Если бы Apple захотела в iPhone получить больший зум, она могла бы (теоретически) вдвое уменьшить размер сенсора. Однако, вероятно, это было бы дорого в производстве и ужасно в использовании.
Лучший вариант — увеличить размер линзы.
Обход проблемы
При увеличении размера линзы тоже возникают проблемы. Толщина iPhone 11 Pro составляет всего 8,1 мм. Даже если объектив с фокусным расстоянием 6 мм не обязательно должен быть ровно 6 мм, он должен быть скрыт. Таким образом, он по-прежнему будет занимать значительную часть доступного места в смартфоне. Просто не хватит места, чтобы добавить 12-миллиметровый объектив к телефону толщиной всего 8 мм.
Перископическая линза работает так же, как перископ на подводной лодке. Свет попадает на передний элемент и затем отражается под углом 90 градусов зеркалом. Он проходит через другие элементы объектива, прежде чем попасть на датчик камеры, а затем записывается как фотография. Изменяя направление, в котором движется свет, более длинные линзы не обязательно должны быть такими же глубокими, потому что они могут быть широкими.
Для производителей телефонов это серьезное преимущество. Гораздо практичнее найти необходимое пространство для более длинного телеобъектива по горизонтали, чем уменьшить матрицу или сделать телефон толще.
Таким образом, производители не ограничиваются объективами, эквивалентными 50 мм, с 2-кратным оптическим зумом (или, в некоторых случаях и с сомнительной рекламой, 3-кратным). Это делает возможным использование объективов 100 мм (около 5-кратного увеличения) или даже эквивалента 200 мм (около 10-кратного увеличения).
Конечно, компромиссы все еще есть, и технология новая, но она пропускает самое большое ограничение, связанное с добавлением оптического увеличения на смартфон.
Цифровой и оптический зум
Теперь, если Вы думаете, что Ваш iPhone уже имеет 10-кратный зум, Вы правы, но также и ошибаетесь. Есть причина, по которой в основном ссылаются на фокусное расстояние, а не на множители увеличения.
Это связано с тем, что существует важное различие между оптическим и цифровым зумом. При использовании оптического зума увеличение является результатом оптических свойств объектива с большим фокусным расстоянием. Далекие объекты действительно кажутся ближе, как если бы их видели в телескоп, без потери качества изображения.
Цифровой зум во многих его проявлениях — это просто причудливый способ сказать, что фотография обрезана, чтобы выглядеть как увеличенное изображение. Конечно, цифровой зум прошел долгий путь. Благодаря датчикам с высоким разрешением, «биннированию» (несколько пикселей, рассматриваемых как один большой пиксель) и улучшенным алгоритмам масштабирования производители получают лучшие результаты.
Тем не менее, это то же самое, что просто сделать снимок и позже его обрезать. Вы не получаете истинного увеличения, и при дальнейшем увеличении всегда будет потеря качества изображения.
Конечно, нельзя построить маркетинговую кампанию на основе этой истины.
Доступность перископических линз
Apple не станет первой, кто присоединится к перископическим технологиям. Китайские производители (в частности, Oppo и Huawei) уже несколько лет работают с этим. Пятикамерный Huawei P40 Pro+ оснащен телеобъективом с 10-кратным увеличением в перископе, что эквивалентно 240-мм объективу полнокадровой камеры.
Более распространенный Samsung Galaxy S20 Ultra имеет 5-кратный телеобъектив перископа, что примерно эквивалентно 100 мм. Однако чрезмерно раздутый маркетинг Samsung делает все возможное, чтобы скрыть эту информацию с помощью поистине нелепых множителей.
Как и с многими другими функциями телефона, даже если Apple не была первой, она все равно произведет огромный фурор, когда выйдет на рынок. Можно с уверенностью предположить, что с настоящего момента и до того момента, когда в конечном итоге будет выпущен iPhone с перископическими линзами, эта функция станет гораздо более востребованной.
