Что такое гибридный зум на смартфонах, как он работает и чем отличается от цифрового?

Оценка этой статьи по мнению читателей:

4.9

(111)

Как-то очень быстро и незаметно в наш лексикон вошел новый модный термин — гибридный зум. Выпускать сегодня камерофон без гибридного зума — это уже признак дурного тона. В чем легко убедиться, взглянув на технические характеристики любого современного флагмана. Вот лишь самые свежие примеры:

• Samsung Galaxy S20 Ultra: телеобъектив с 4-кратным оптическим приближением (зумом) и 10-кратным гибридным зумом
• Samsung Galaxy S20: телеобъектив с 3-кратным гибридным зумом
• Huawei P40: телеобъектив с 3-кратным оптическим и 5-кратным гибридным зумом

Неужели производители действительно хотят, чтобы мы поверили в «10-кратное приближение»? Мы же должны были усвоить этот урок, пройденный еще лет 15 назад, когда на видеокамерах Sony и Panasonic красовались надписи «100-кратный цифровой зум». Если гибридный зум — это оно и есть, почему бы тогда не написать те самые «100 крат» на смартфоне? Выглядело бы куда эффектнее «жалкого» 10-кратного гибридного зума! Хотя, постойте-ка, ведь именно это и написано на камере Galaxy S20 Ultra:

100X зум

Если на камере написано «100 кратный цифровой зум», а в ее технических характеристиках указан «10-кратный гибридный зум», выходит, это разные понятия? Чем тогда гибридное приближение отличается от цифрового? Или все дело в том, что маркетологи совсем страх потеряли? В общем, вопросов много, поэтому сразу перейдем к сути.

А в чем, собственно, суть проблемы?

Формально есть только один способ приблизить какой-то объект с помощью камеры — использовать для этого своеобразное «увеличительное стекло» под названием телеобъектив.

Чем больше будет расстояние от матрицы камеры до оптического центра объектива (фокусное расстояние), тем сильнее такая камера сможет приближать объекты. И если бы мы исходили только из этого принципа, современные камерофоны с телеобъективами выглядели бы так:

Согласитесь, смартфон с подзорной трубой — зрелище не для слабонервных. Поэтому оптический зум был всегда ограничен и приближал в 2-3 раза, не более. Затем появились камеры-перископы, в которых производители догадались размещать объективы не перпендикулярно задней крышке, а вдоль нее (внутри):

Линзы, расположенные вдоль смартфона

Первой была компания Sony еще в далеких «нулевых», а спустя десятилетие идею подхватили производители смартфонов. Этот хитрый способ позволил увеличить оптическое приближение до 5 крат, но стоимость такого решения является слишком высокой. Ведь, помимо самой системы, такие объективы занимают много драгоценного места внутри смартфона.

Что же делать?

В принципе, вариантов не так много, а точнее — ровно один. Если мы никак не можем приблизить картинку, тогда нужно увеличить разрешение снимка. То есть, увеличить количество точек (пикселей), из которых наш снимок состоит.

Например, у нас есть следующая фотография размером 450 на 450 пикселей:

Чтобы приблизить (увеличить) ее в 2 раза, мы можем провернуть один нехитрый трюк. Взять все пиксели, из которых состоит изображение, и раздвинуть их. То есть, каждый пиксель будет размещаться на определенном расстоянии друг от друга, образовывая пустоты внутри:

Наша фотография увеличилась в два раза и нам для этого не потребовался даже телеобъектив! Вот только вы, наверное, заметили, что изображение выглядит как-то странно. Нужно же чем-то заполнить пустоты. Но чем? Откуда взять информацию, которой нет на снимке, ведь мы использовали каждый пиксель оригинальной фотографии.

А что, если взять и просто заполнить пустоты между точками, копируя информацию с ближайших соседних точек? Отличная идея! Это и есть самый базовый принцип цифрового зума под названием метод ближайшего соседа. Теперь наша картинка будет выглядеть следующим образом:

Увеличение методом ближайшего соседа

Подозреваю, что это не совсем тот результат, который вы надеялись получить при зумировании. Фото выглядит отвратительно, как если бы кто-то взял и растянул маленькие пиксели в два раза. В принципе, именно это мы и сделали.

Согласен, копировать соседние пиксели, чтобы заполнить пустоту в душе между пикселями — не лучшая идея. А что, если заполнять пустоты немножко иначе. Скажем, брать цвет для каждого нового пикселя, равный среднему значению четырех окружающих точек:

В таком случае картинка получится более гладкой и естественной. Ведь это уже другой метод цифрового зума под названием билинейная интерполяция. С его помощью мы получим следующий результат:

Увеличение с помощью билинейной интерполяции

А можно и вовсе брать усредненный цвет не четырех пикселей (сетка 2×2), а шестнадцати (4×4). Естественно, те пиксели, что расположены ближе к точке, которую мы хотим раскрасить, будут иметь более сильное влияние на цвет (больший вес), чем те, что расположены дальше. Этот вид цифрового зума называется бикубической интерполяцией.

Чем больше пикселей в оригинальном (маленьком) изображении мы используем для вычисления цвета пикселя в увеличенном изображении, тем сложнее алгоритм и сильнее нагрузка на процессор.

Одним из наиболее качественных алгоритмов цифрового увеличения является фильтр Ланцоша (анализ 36 пикселей, сетка 6×6). Но у него есть и свои недостатки, которые проявляются в виде ореолов вокруг контрастных переходов. Ниже можно увидеть пример такого ореола вокруг дерева:

В общем, ситуация с цифровым зумом более-менее понятна — увеличение разрешения при помощи интерполяции не идет ни в какое сравнение с оптическим зумом. В лучшем случае, цифровой зум может качественно увеличить изображение лишь незначительно. Но ни о каком пяти- и тем более десяти-кратном приближении даже речи быть не может.

И, тем не менее, производители заявляют о гибридном зуме без потерь качества!

Что такое гибридный зум и как это работает?

Задача гибридного зума ровно та же, что и у цифрового — увеличить разрешение фотографии. Но кое-что в этой технологии позволяет сделать это настолько качественно, что создается впечатление, будто объекты на картинке действительно приблизили с помощью оптики!

Зачастую, отличить оптическое приближение в 2 раза от гибридного 2-кратного зума довольно тяжело. И если на смартфоне есть 2-кратная оптика, мы можем получить 3- или даже 4-кратный гибридный зум, аналогичный оптическому.

Как же это работает?

Для начала рассмотрим самый простой вариант 3-кратного гибридного зума, реализованный на Samsung Galaxy S20. По сути, мы имеем две камеры с идентичным фокусным расстоянием. То есть, если сделать 2 снимка на основную камеру и на «телеобъектив» Galaxy S20, мы получим идентичную картинку.

И теперь нам нужно каким-то образом увеличить изображение в 3 раза, но сделать это настолько качественно, чтобы разницы между 3-кратным гибридным и оптическим зумом не было вовсе.

Сказано — сделано! Samsung просто взяла и увеличила реальное (физическое) разрешение матрицы в 5 раз. Если фотография с основной камеры имеет размеры 4000×3000 точек (приблизительно), то снимок на телеобъектив состоит из 64 миллионов точек (9000×7000 пикселей). Осталось лишь взять и вырезать нужный кусочек изображения, размером 4000×3000 из огромной картинки и мы получим гибридный зум.

Если бы мы захотели максимально приблизить башню, имея только 12-мегапиксельный снимок и цифровое увеличение, то получили бы такой результат:

А теперь оставляем тот же смартфон, тот же объектив, но меняем 12-мегапиксельную матрицу на 64-мегапиксельную. Разрешение стало гораздо выше, соответственно, можем использовать его для гибридного зума и получаем следующую картинку:

Совсем другое дело! На фото появилась фактура стены, видны отдельные кирпичики и в целом детализация снимка заметно возросла.

Но это все просто и понятно, гораздо интереснее обстоят дела в ситуации, когда используется одна камера с работающим гибридным зумом! Например, когда мы делаем снимок на Huawei P40 с оптическим 3-кратным зумом, используется телеобъектив. Но когда мы снимаем с 5-кратным гибридным зумом, используется ровно тот же телеобъектив и та же матрица. Так откуда же берется прирост качества и детализации?

Фильтр байера, как главный вредитель

Фильтр Байера был придуман более 40 лет назад и до сих пор ему не нашлось адекватной замены. Да, есть всевозможные вариации (RYYB-фильтр, Quad Bayer и пр.), но принцип их работы один и тот же.

Для тех, кто совсем не в теме, вкратце объясню суть (это очень важно для понимания гибридного зума). Один пиксель камеры может сообщить нам лишь яркость определенной точки. Я уже много раз на страницах Deep-Review говорил о том, что цвета в природе не существует (это лишь наше субъективное восприятие электромагнитных волн) и по этой причине камера не способна его запечатлеть.

Чтобы какая-то точка на фотографии получалась красного цвета, камера в момент съемки должна отфильтровать весь свет другого цвета и оставить только волны нужной длины (которые мы воспринимаем, как красный цвет). Для этого, над определенным пикселем размещают стеклышко красного цвета. То есть, сам пиксель выглядит так:

Если мы уберем красный фильтр, этот пиксель будет способен записывать только яркость света, в результате чего у нас будет черно-белая фотография. Для получения цветных снимков, мы накрываем по очереди все пиксели красными, зелеными и синими стеклышками. В итоге, если посмотреть на матрицу под микроскопом, получим следующую картину:

Фото фильтра Байера

Вы уже понимаете, в чем заключается проблема с таким фильтром? Как нам получить исходный цвет определенной точки? Ведь на матрице каждый пиксель хранит информацию лишь об одном из трех составляющих цветов.

И цветной снимок на матрице выглядит не так (увеличено для удобства понимания):

Пример цветного снимка

А вот так:

Цветной снимок с фильтром Байера

Именно в таком зеленоватом виде снимают все современные камеры, после чего начинается сложный процесс дебайеризации (или демозаики), чтобы получить привычную фотографию.

Камера буквально делает следующее. Вот у нас красный пиксель. Но это не значит, что эта точка на фото должна быть красной. Нужно еще взять цвета соседних пикселей (зеленого и синего), смешать их с красным и только потом мы получим реальный цвет.

Выходит, после процесса дебайеризации разрешение снимка заметно снижается. Так как мы, фактически, используем 4 оригинальных пикселя на матрице, чтобы получить 1 пиксель на фото. Вот наглядный пример фото до и после дебайеризации:

Обратите внимание, как снизилась детализация и представьте, насколько это неэффективный процесс. Но ничего лучше пока не придумали. К слову, снижение детализации — это не единственная проблема фильтра Байера. Эта техника вносит еще и различные искажения (цветные артефакты), вроде муара:

Муар на рубашке

Вот было бы здорово, если бы мы как-то смогли в один пиксель впихнуть информацию сразу о красном, синем и зеленом цветах! Тогда не нужен был бы этот фильтр Байера и разрешение снимка увеличилось бы само собой. Решение проблемы с фильтром Байера — это и есть один из примеров гибридного зума.

Принцип очень простой в теории. Нужно просто сделать несколько снимков, каждый раз смещая матрицу на 1 пиксель в сторону (вправо, затем вниз, затем вверх). Благодаря набору снимков, мы будем иметь реальную информацию о каждом из основных цветов для каждой конкретной точки:

RICOH Imaging

Соответственно, нам уже не нужно делать дебайеризацию в классическом понимании, снижая разрешение. А раз так, мы возвращаемся к примеру с гибридным зумом на Samsung. То есть, по факту, у нас получился снимок с более высоким разрешением и мы теперь можем увеличивать определенные фрагменты этого снимка без потери качества.

Стоп! Какой еще сдвиг матрицы? На смартфонах нет ничего подобного! — скажет читатель и будет не совсем прав. Ведь оптическая стабилизация — это и есть тот самый сдвиг матрицы (оптическая стабилизация бывает двух видов: подвижная матрица или подвижная линза).

Но все решается еще проще благодаря нашим кривым дрожащим рукам! Ведь человек не способен держать камеру совершенно неподвижно. Да, оптическая стабилизация будет убирать основные нежелательные движения, при этом, легкий тремор рук, присущий каждому человеку, будет делать свое полезное дело — немножко сдвигать изображение в разные стороны:

А если мы закрепим смартфон на штативе, оптическая стабилизация сама начнет потряхивать камеру, чтобы провернуть трюк с «обходом» дебайеризации.

Итак, подводя небольшой итог, можно сказать, что гибридный зум основан на повышении разрешения фотографии благодаря созданию целой серии снимков с незначительным сдвигом изображения в разные стороны.

Но дело далеко не только в процессе дебайеризации. Сделав множество снимков и анализируя каждый из них на уровне суб-пикселей, мы заметим, что все они будут немножко отличаться. Если на первом снимке определенная точка была испорчена цифровым шумом, есть большая вероятность того, что на втором и третьем снимках эта точка будет зафиксирована правильно (именно по этой причине, а не из-за оптики и матрицы, современные флагманы так хорошо справляются с цифровым шумом). Опять-таки, изображение на каждом снимке будет слегка сдвинуто в разные стороны, что даст еще больше информации для вычислений.

Посмотрите реальный пример того, как благодаря обработке серии снимков с низким разрешением, мы получаем гораздо более четкий кадр (особенно обратите внимание на нижнюю строчку текста):

Это и есть «гибридный зум» в действии. Конечно, на самом деле все гораздо сложнее. Необходимо учитывать не только дрожание рук, но и движение самих объектов в кадре (листья на деревьях, проезжающий автомобиль и пр. ), убирать цифровой шум, чтобы не сделать его по ошибке супер четким и детализированным. Но принцип работы гибридного зума заключается именно в следующем:

1. Используем, например, 3-кратный телеобъектив смартфона, чтобы реально приблизить объект в 3 раза.
2. Благодаря дрожанию рук (или создавая микро-дрожание камеры с помощью системы оптической стабилизации) создаем серию снимков (чем больше — тем лучше).
3. Из полученного набора фотографий создаем кадр с более высоким разрешением, после чего делаем кроп (обрезку) этого снимка, фактически получая аналог оптического 5-кратного зума.
4. Первые два пункта можно пропускать, если на смартфоне есть сенсор со сверхвысоким разрешением. Тогда мы просто берем данные с этой камеры. Иногда результат комбинируется (если разрешение матрицы и оптическое приближение дают похожий результат).

Кстати, новая технология Deep Fusion от Apple, дебютировавшая с iPhone 11 Pro, использует ровно ту же технику серийной съемки со смещением, только не для гибридного зума, а для повышения детализации обычных снимков. Из-за этого и достигается подобный результат:

Увеличенный фрагмент снимков без Deep Fusion (слева) и с Deep Fusion (справа)

Вот такая интересная технология. Но если, вдруг, кто-то ничего не понял из всего вышесказанного, просто знайте: гибридный зум работает лучше цифрового, так как реально увеличивает разрешение фотографии. А цифровой зум уже растягивает картинку, полученную после гибридного, применяя интерполяцию. Цифровой зум не дает нам никакой новой информации на снимке, в отличие от гибридного.

Ну а в следующий раз мы поговорим о том, как смартфоны в скором времени (некоторые — уже) будут увеличивать разрешение снимков без использования серийной съемки и дополнительных камер! Помните эти фильмы, в которых какой-нибудь агент ЦРУ получает размытое изображение с камеры наблюдения и просит оператора: «А ну-ка, сделай резче это пятно на его очках»? Затем оператор нажимает чудо-кнопку и вместо желтоватого пятна мы отчетливо видим лицо преступника в отражении. Забавно, не так ли?

Но то, что раньше у технически грамотных зрителей вызывало лишь снисходительную улыбку, сегодня уже не кажется таким смешным. Машинное обучение скоро будет справляться с подобной задачей.

Алексей, главный редактор Deep-Review ([email protected])

 

P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на наш научно-популярный сайт о мобильных технологиях, чтобы не пропустить самое интересное!

Если вам понравилась эта статья, присоединяйтесь к нам на Patreon — там еще интересней!

 

Как бы вы оценили эту статью?

Нажмите на звездочку для оценки

Внизу страницы есть комментарии…

Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!

Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?

Что такое оптический зум в камере и какие смартфоны поддерживают

Для отдаления или приближения объектов на снимке в камерах смартфона используется цифровой или оптический зум. Простым языком, приближение объекта на фото. Последний встречается редко и только во флагманских моделях. Если в характеристиках смартфона упоминается оптический зум, это говорит о том, что перед нами топовый камерофон. Почему же оптический зум в камере смартфона лучше цифрового?

Как работает оптический зум в телефонах

Разберемся, как работает цифровой и оптический зум в современных смартфонах.

При использовании цифрового зума картинка обрабатывается программными средствами. Нужный участок снимка вырезается и увеличивается до его сохранения на устройстве. Увеличение в камере смартфона будет каким угодно — двукратным или четырехкратным, десятикратным. Бывает даже 16-кратным.

Проблема в том, что чем больше кратность увеличения снимка, тем больше будет цифровых шумов и ниже качество получившейся картинки.

А вот оптический зум работает иначе. Он отдаляет или приближает объект съемки, используя для этого систему линз в объективе. Называется такой – трансфокатором, или объективом переменного фокусного расстояния. В нем при увеличении линзы смещаются относительно друг-друга, что увеличивает или уменьшает фокусное расстояние.

Разрешение снимка при этом остается неизменным. Например, если в смартфоне используется 13-мегапиксельная камера, снимок в увеличенном виде будет иметь все то же разрешение. Таким образом при применении оптического зума фотография не теряет детализацию и остается качественной.

Каким бы ни был хорошим цифровой зум в смартфоне, он всегда будет уступать оптическому в качестве снимков.

В каких смартфонах есть оптический зум?

Почему оптическое масштабирование в смартфоне — большая редкость? Все дело в размерах устройства. Ведь в фотоаппаратах есть где развернуться, а в небольшом смартфоне камере отводится очень мало места. Для применения оптического зума нужно перемещать объектив на несколько миллиметров. Что, практически, невозможно в тонком корпусе.

Небольшие компании не могут себе позволить тратить средства на внедрение оптического зума в своих устройствах. Это под силу лишь крупным производителям. В начале 2019 года компания OPPO представила систему 10-кратного оптического зума с использованием перископообразного и двух дополнительных объективов. А в апреле 2019 года был представлен флагманский смартфон OPPO Reno 10x Zoom, камеры которого обеспечивают 10-кратный оптический зум.

Технология масштабирования, разработанная OPPO, заключается в том, что камеру разместили так, чтобы оптическая ось объектива проходила вдоль экрана. В результате, линзы могут перемещаться на некоторое расстояние. Таким образом, снимок получается качественным при отдалении или приближении объекта съемки.

Все смартфоны с поддержкой оптического зума, отсортированные по кратности увеличения:

Чем больше цифра кратности, тем больше оптическое увеличение картинки без потери качества. А еще в списке есть категория смартфонов без оптического увеличения. Часто это помогает решить споры, есть в смартфоне продвинутый зум, или нет.

В чем разница между цифровым и оптическим зумом?

Быстрые ссылки

• Что на самом деле означает Zoom?

• Как работает оптический зум

• Как работает цифровой зум

• Улучшайте!

• Использование Zoom по максимуму

Zoom, как и многие характеристики камеры, немного сложнее, чем вы думаете в рекламных кампаниях. Производители смартфонов, такие как Samsung, теперь могут похвастаться 10-кратным, 50-кратным или даже 100-кратным зумом. Но возможно ли это? Давайте посмотрим на различия между оптическим и цифровым зумом.

Что на самом деле означает зум?

Что такое зум и что значит иметь 5-кратное или 10-кратное увеличение? С точки зрения оптической физики, немного, потому что нет такого понятия, как зум.

Увеличение линзы (насколько линза увеличивает удаленные объекты) зависит от ее фокусного расстояния и результирующего поля зрения. Объектив с большим фокусным расстоянием (относительно размера датчика изображения) имеет меньшее поле зрения. Благодаря этому удаленные объекты кажутся ближе, чем через объектив с меньшим фокусным расстоянием.

Существует достаточно факторов, из-за которых линзы продаются не в зависимости от того, насколько сильно они увеличивают объекты; скорее, они продаются в зависимости от их фокусного расстояния.

Huawei

Zoom, как мы его используем сейчас, в основном представляет собой маркетинговую концепцию, популяризированную компактными камерами. Первоначально это было отношение между самым коротким и самым длинным фокусным расстоянием объектива. Так, объектив 10–100 мм имел 10-кратное увеличение, а объектив 25–100 мм — 4-кратное увеличение. Это означало, что объектив с 10-кратным зумом не обязательно заставлял объекты выглядеть в 10 раз больше.

Однако производители смартфонов используют зум несколько иначе. 1-кратный зум широко используется в качестве поля зрения основной камеры. Смартфоны, такие как iPhone 11 Pro, добавляют еще более широкий объектив и называют его 0,5-кратным зумом, а не сбрасывают 1-кратный до нового самого широкого угла.

В отличие от компактных камер, это означает, что вы можете ожидать примерно одинаковое увеличение с разными смартфонами с 10-кратным зумом.

Huawei

Если вы хотите узнать больше, вы можете прочитать эту статью о том, как рассчитываются характеристики масштабирования. Все, что вам действительно нужно знать, это то, что зум зависит от основного фокусного расстояния объектива и размера сенсора — и что это немного не соответствует реальности.

Но в чем разница между оптическим и реальным зумом (продолжу использовать это слово для удобства, но на самом деле я имею в виду «кажущееся увеличение» или «более узкое относительное поле зрения»)?

Как работает оптический зум

Оптический зум — это когда физические свойства объектива действительно увеличивают удаленные объекты. Например, телескоп — это все оптическое увеличение. Если смотреть на луну через один из них, она кажется больше. Потери в качестве нет — объекты просто кажутся ближе.

Pavel L Photo and Video/Shutterstock

Оптический зум обеспечивается объективами с большим фокусным расстоянием, которое, по крайней мере, относительно размера сенсора камеры. Длинный телеобъектив для цифровой зеркальной фотокамеры, подобный тем, которые вы видите у спортивных фотографов во время игр, имеет фокусное расстояние от 500 до 1000 мм. Поэтому они такие толстые.

На небольших камерах фокусное расстояние может быть меньше. Компактные камеры могут получить отличный оптический зум с объективами 100 мм. Они по-прежнему довольно большие, но гораздо меньше, чем те телескопы, которые используются на футбольных матчах.

В смартфонах производители начали использовать линзы перископа для лучшего оптического увеличения. Они смогли установить 5-кратный зум-объектив (примерно эквивалентный увеличению 100-мм объектива на зеркальной фотокамере, так что довольно хорошо) в свои флагманские телефоны, не делая их толще. Это действительно захватывающее развитие.

Тем не менее, 5x все еще далеко от 100x, так как же производители добиваются этого со своими заявлениями?

Как работает цифровой зум

Как мы упоминали ранее, зум — понятие туманное. Цифровой зум в полной мере использует эту неопределенность. По сути, цифровой зум просто обрезает фотографию, чтобы объекты на ней казались больше — никакая дополнительная информация об изображении не фиксируется.

Например, сделайте снимок ниже с iPhone Xs. Этот телефон имеет 2-кратный оптический зум, но 10-кратный цифровой зум. Увеличенный снимок имеет заметно более низкое разрешение.

Huawei

Проблема с цифровым зумом. В то время как оптический зум увеличивает без потери качества изображения, цифровой зум уменьшает его. И чем больше вы приближаете, тем хуже становится качество изображения.

Улучшить!

Цифровой зум, однако, переживает не лучшие времена. Оптический зум стоит дорого как с точки зрения стоимости производства, так и с точки зрения компромиссов, необходимых для его добавления в смартфон. Объективы перископа — относительно новая разработка (по крайней мере, для смартфонов), так что еще есть над чем подумать.

Таким образом, производители смартфонов используют следующие приемы, чтобы улучшить цифровой зум и свести к минимуму потери качества:

• Использование сенсоров с невероятно высоким разрешением : Samsung Galaxy S20 оснащен телеобъективом на 64 МП. Сенсор с таким высоким разрешением означает, что можно обрезать больше изображений и, следовательно, больше цифрового зума.
• Объединение пикселей : Объединение нескольких пикселей в один суперпиксель обеспечивает лучшее качество изображений с цифровым увеличением, а не последующую обрезку.
• ИИ и машинное обучение : они открывают большие перспективы в области фотографии. Производители камер смогли использовать его для автоматического повышения качества изображений с цифровым увеличением.

Однако высокий уровень цифрового зума невозможен без оптического зума. Эти сумасшедшие 50-кратные и 100-кратные увеличения возможны только потому, что они представляют собой гибрид оптического и цифрового увеличения. Настоящая оптическая линза выполняет часть тяжелой работы, в то время как цифровые методы обеспечивают более явное увеличение.

Компания Samsung, возможно, преувеличивает свои показатели зума, но в основе этой шумихи лежат подлинные усовершенствования в технологии объективов.

Максимальное использование масштабирования

Текущее внимание к масштабированию камеры в смартфонах интересно. Однако в какой-то момент это становится просто глупо.

Объектив с 5-кратным или даже 10-кратным оптическим зумом открывает множество интересных возможностей для съемки людей. Это также делает специализированные камеры еще более нишевым удовольствием. С таким зумом вы можете фотографировать своих детей, занимающихся спортом, дикую природу в саду за домом и все остальное, к чему вы физически не можете приблизиться.

Хотя цифровой зум сам по себе не является чем-то плохим (особенно если им не злоупотреблять), у чрезмерного увеличения есть и недостатки. Конечно, есть потеря качества изображения, но также становится сложнее делать фотографии.

При 20-кратном или 30-кратном увеличении (что примерно эквивалентно 1000 мм на цифровой зеркальной фотокамере) вы должны держать телефон невероятно неподвижно, чтобы сделать хороший снимок. Малейшее подергивание приведет к размытости фотографии, и все, что вы пытаетесь сфотографировать, выйдет за пределы кадра.

Это также при условии, что вы снимаете при хорошем освещении. При слабом освещении вам понадобится штатив для вашего смартфона, чтобы получить что-то похожее на резкое фото.

---

Похоже, производители смартфонов продолжат конкурировать с постоянно растущим числом зумов. Просто убедитесь, что вы всегда проверяете, что такое оптический зум — это то, что действительно имеет значение.

Что лучше для камер наблюдения: цифровой или оптический зум?

• Сравнение товаров

Моя цитата

Понимание

Типы зума: камеры безопасности с цифровым и оптическим зумом

Если вы находитесь в процессе покупки новой системы видеонаблюдения, вы, вероятно, сталкивались с терминами «цифровой» и «оптический зум», когда смотрите характеристики камер. Вам может быть интересно: «В чем разница между цифровым зумом и оптическим зумом?» Но прежде чем мы слишком углубимся в различные типы зума, вам нужно понять, как камеры могут зумировать в первую очередь. В наших камерах мы используем два разных типа объективов, которые являются стандартными для отрасли: объектив с фиксированным фокусным расстоянием и объектив с переменным фокусным расстоянием. Вы, вероятно, знакомы с камерами с фиксированным объективом, традиционными камерами типа «наведи и снимай» — вы ставите их, и они видят то, что видят, хотя вы можете

увеличивают в цифровом виде результаты того, что они записали . Однако камеры с варифокальными объективами могут механически изменять фокусное расстояние объектива до оптического увеличения и изменять то, что записывается .

Поняв это, давайте углубимся в различные типы масштабирования и то, как каждый из них применим к конкретным приложениям. Камеры видеонаблюдения имеют два типа увеличения — цифровое и оптическое. При покупке новой камеры видеонаблюдения имейте в виду, что она может иметь одну или обе. Если вы находитесь на этапе исследования и задаетесь вопросом, какой тип масштабирования лучше, вам следует подумать о своих приоритетах. Каковы ваши проблемные зоны? Что вам нужно, чтобы ваши камеры безопасности видели? Ответы на эти вопросы помогут вам понять, какой тип зума вам подходит.

Цифровой зум

При использовании цифрового зума камера увеличивает пиксели части области , уже захваченной камерой . Каждая камера, которую мы носим с собой, имеет цифровой зум, даже те, что с оптическим зумом. Цифровой зум просто увеличивает пиксели, поэтому увеличение количества пикселей делает изображение менее размытым по мере увеличения.

Прокрутите указатель мыши по каждому изображению, чтобы имитировать 16-кратное цифровое увеличение. Объект на расстоянии 25 футов

1080P:

4К

Преимущества цифрового зума

Основное преимущество цифрового зума заключается в том, что вы можете увеличивать масштаб после того, как ваша камера записала видео, но это не всегда делает его полезным. Разрешение является ограничивающим фактором для цифрового зума: чем больше разрешение, тем лучше результаты при цифровом зуме.

Недостатки цифрового зума

Основной недостаток цифрового зума заключается в том, что все, что вы на самом деле делаете, это увеличиваете уже записанные вами пиксели. При дальнейшем увеличении изображение будет выглядеть более пиксельным, потому что вы начнете видеть каждый отдельный пиксель. Вот почему так важна запись с более высоким разрешением.

Оптический зум

Чем ближе объектив к датчику изображения, тем шире угол обзора и тем более отдаленными становятся объекты. Чем дальше объектив от сенсора, тем уже ваше поле зрения и тем более увеличенными выглядят объекты.

Оптический зум звучит сложно, но не волнуйтесь, вы уже использовали оптический зум. Когда вы поворачиваете бинокль, вы физически перемещаете линзу дальше или ближе, в зависимости от того, как вы ее повернули, к оптическому датчику (в данном случае к вашему глазу). Если вы переместите линзу ближе к глазу, вы расширите угол обзора и уменьшите масштаб. Если вы отодвинете линзу дальше от глаза, вы увеличите масштаб, и все, что находится вдали, будет выглядеть четче. Вы не изменили качество того, что может видеть ваш глаз (разрешение), но сфокусировали его на меньшей области. Тот же процесс происходит с камерами безопасности.

Камера с фиксированным объективом 4 мм; означает, что объектив находится на расстоянии 4 мм от датчика изображения, а объектив с «вариофокальным объективом от 2,8 до 12 мм» означает, что объектив можно регулировать на расстоянии от 2,8 до 12 мм от датчика. Предполагая, что датчик тот же, объектив, который ближе, будет иметь более широкий угол обзора и «уменьшенный» вид, в то время как тот, который дальше от объектива, будет иметь узкий угол обзора, который концентрирует разрешение в этой меньшей области и «делает все больше».

Видео пользователя, изменяющего оптический зум в нашем интерфейсе

Как изменяется угол обзора записанного

Разница между записанным

Плотность пикселей намного выше на квадратный фут при использовании оптического зума

пикселей в меньшую интересующую область. Изображение 4K имеет размер 3840 × 2160, независимо от того, записываете ли вы угол обзора 90 или 30 градусов, но если вы записываете с более узким углом обзора, плотность пикселей на фут увеличивается примерно в 3 раза.

Давайте посмотрим на разницу между той же камерой 4K с переменным фокусным расстоянием, но с оптическим зумом от 2,8 до 12 мм. Объект на расстоянии 50 футов

Прокрутите указатель мыши по этому изображению, чтобы увидеть цифровое увеличение с 16-кратным увеличением для 4K при 2,8 мм

Прокрутите указатель мыши по этому изображению, чтобы увидеть цифровое увеличение с 16-кратным увеличением для 4K с оптическим увеличением, установленным на 12 мм

Преимущества оптического увеличения

Основное преимущество оптического увеличения заключается в том, что изображение остается четким при оптическом увеличении. Камера видеонаблюдения с высоким оптическим зумом обеспечивает эффективное наблюдение с большого расстояния. Издалека видны мелкие детали (лица, номерные знаки).

Недостатки оптического увеличения

Увеличение с помощью камеры слежения с высоким оптическим увеличением увеличивает и сужает поле зрения. Кроме того, существует механическое ограничение для каждой камеры на степень увеличения.

Типы оптического увеличения

Когда вы сравниваете характеристики разных камер, вы, вероятно, увидите несколько разных терминов, относящихся к разным типам оптического увеличения. Важно понимать эти термины и то, что они на самом деле означают:

Варифокальные линзы

Вы управляете варифокальной камерой безопасности, поворачивая ручку. Это означает, что вы можете регулировать уровень масштабирования только лично и после того, как вы вынули камеру из водонепроницаемого корпуса: изображение.

Моторизованные варифокальные объективы

Вы управляете моторизованной камерой с варифокальным объективом, нажимая кнопку на сетевом видеорегистраторе или в приложении для наблюдения. Вы можете увеличивать масштаб, пока ваша камера записывает видео, но сама камера не перемещается. Вы будете ограничены тем, куда вы направили камеру. Вы можете настроить камеры с моторизованным оптическим зумом с помощью экранных элементов управления на вашем сетевом видеорегистраторе или в приложении.

Объективы PTZ (панорамирование, наклон, масштабирование)

Камеры PTZ полностью моторизованы. Вы можете изменить направление камеры и уровень масштабирования. Большинство PTZ-камер могут поворачиваться на 360 градусов, наклоняться до 90 градусов и увеличивать масштаб больше, чем камеры любого другого типа.

Какой зум мне нужен?

Если вы все еще думаете, какой тип масштабирования лучше, важно помнить, что это действительно зависит от вашей конкретной ситуации. Хорошее эмпирическое правило заключается в том, что если вы хотите идентифицировать кого-то на расстоянии 100 футов, вам нужен как минимум 4-кратный зум. Если вы собираетесь идентифицировать кого-то на расстоянии 200 футов, вам понадобится 20-кратное увеличение, а если вам нужно распознать кого-то на расстоянии 250 футов, вам потребуется 30-кратное увеличение.

---

Если вам понравилось это руководство в Zoom, рассмотрите возможность покупки у нас.

Цена 0,00–999,99 долларов США (10) 1 000,00–1 999,99 долларов США (1) 2000 долларов США и выше (1)

Датчик изображений 1/3 дюйма (1)

Максимальное разрешение видео 2 МП / 1080p (2) 4 МП / 2 х 1080p (3) 8MP / 4K (6)

Максимальное количество кадров в секунду До 60 кадров в секунду (1)

Тип камеры Купол / Башня (5) Пуля (5) Панорамирование и наклон (1)

Тип объектива Фиксированный (9) Варифокальный (3)

IP-камера со звуком Нет (1) Встроенный микрофон (8) Вход для микрофона (3)

Слот SD для IP-камеры Нет (1)

Производитель Склад камер слежения (3)