Объясняем принципы масштабирования: оптический, цифровой и гибридный зум
Чтобы не потеряться в информационном шуме и на фоне конкурентов, компаниям нужны громкие анонсы. А лучший повод для производителя смартфонов громко заявить о себе — выпуск новой модели и желательно той, которая обладает россыпью камер и претендует на звание лучшего камерофона. И плевать, что из этой «кучи» камер по факту работают одна-две. Неплохо было бы еще «приправить» все это внушительным количеством мегапикселей и рекордным зумом.
Сегодня производители взяли за моду прихвастнуть параметрами зума как признаком того, что перед вами «правильный» современный смартфон. Весь пафос новизны в камере смартфона сводится к тому, кто сможет «выкрутить» параметры зума до небес. Уж очень понравилось смартфоностроителям предлагать пользователям возможность в несколько нажатий приблизить кадр без потери качества. Правда, целый ряд компаний реализовали эту функцию кое-как, и также жонглируют в характеристиках устройств словами оптический, цифровой или гибридный зум, предпочитая не посвящать потенциальных покупателей в смысл всех этих понятий.
Оптический или цифровой? Что лучше, смартфон с 2-кратным оптическим зумом или 30-кратным цифровым? Ответы будут для вас просты, если вы будете понимать разницу и суть различных понятий.
Что такое зум в камере
Перед тем как погрузиться в тонкости работы каждой из технологий, стоит понимать, что же такое зум. С его помощью есть возможность приблизить или отдалить картинку. Увеличение позволяет ближе рассмотреть объект, а при уменьшении можно охватить больше пространства. Этого можно добиться двумя способами, используя оптику для масштабирования или программно, обрезая область изображения и увеличивая ее. А цифры в параметрах (2х, 3х, 5х) указывают на то, во сколько раз камера может увеличить снимаемый объект.
Оптический зум
В этом случае регулировка точки фокуса выполняется только при помощи оптики или линз. Их можно перемещать внутри объектива относительно друг друга для увеличения или уменьшения масштаба. Работу оптики в этом случае можно сравнить с работой бинокля или подзорной трубы. Линзы масштабируют изображение, камера «видит» картинку уже увеличенной и фиксирует ее. При этом не происходит ухудшение качества изображения и из всех приемов для масштабирования картинки этот обеспечивает наилучший результат.
Чтобы понять основной принцип работы оптического зума, вам нужно запомнить две вещи: это «хардверный» вариант увеличения и само приближение происходит еще до съемки. Для достижения нужного эффекта используются телеобъектив или как сейчас принято называть перископический модуль. Он предлагает один уровень увеличения, например, 2х, 3х или 5х.
Сегодня на рынке есть немало моделей, которые предлагают оптический зум. Дальше всех пошла Huawei. Так, Huawei P40 Pro+ стал первым флагманом, наделенным камерой с 10-кратным оптическим зумом, который позволяет масштабировать объекты с незначительными потерями в качестве. На его фоне тот же iPhone 11 Pro с его 2-кратным оптическим зумом смотрится весьма скромно.
Цифровое увеличение
Цифровой зум — это не зум в привычном его понимании, он лишь создает иллюзию масштабирования и является сомнительным выходом, когда речь заходит о качественном масштабировании. По факту это «софтверный» вариант увеличения и само приближение происходит уже после того, как кадр сделан. Работает это так. Берется большая фотография с главной тыльной камеры, обрезается (кадрируется) нужный кусок и растягивается на весь размер кадра. В этом случае используется лишь часть пиксельной матрицы и обеспечивается эффект аналогичный оптическому зуму, но без использования оптики. Все выполняется программно, отсюда и название цифровой зум.
Происходит срезание области вокруг выделенной сцены, чтобы приблизить объект, скадрировать так, как хочется. Получается «зум ножками» — подойти к объекту съемки близко. Поэтому при цифровом зуме происходит потеря качества, прежде всего, детализации и резкости. Фотографии, созданные с цифровым увеличением, часто выглядят размытыми и нечеткими. Чем больше кратность цифрового зума, тем меньше пикселей участвует в построении конечного изображения, тем хуже выходит готовая фоточка. Как ни крути, но цифровой зум портит изображение. Даже «умные» нейросети сейчас не могут вытянуть качество снимков до уровня тех, которые создаются посредством оптического зума. Но последний в смартфонах не особо жалуют из-за габаритов и дороговизны телеобъективов, а также из-за необходимости делать смартфоны толще иначе не избежать выступающего модуля и ассоциации, что к «спинке» гаджета что-то приставили.
Цифровой зум используют тогда, когда нужно скомпоновать изображение, нет возможности приблизиться к объекту. Но такое увеличение имеет ограниченное применение — оно имеет смысл только тогда, когда создается фотография с небольшим увеличением. При большой кратности такого зума снимок словно распадается на пиксели.
Бесспорно, многократное приближение не предложит такой же чёткой картинки, как на исходном изображении, но зато позволяет рассмотреть детали, которые выпали бы из виду не увеличь вы картинку. Иногда это действительно нужно, даже в ущерб качеству.
Гибридный зум
Понятно, что при «хардверном» варианте вы получите более качественные фотографии с приближением по сравнению с программным способом. Но сегодня не редкость, когда в смартфонах предлагают «микс» обоих типов зума: оптического и цифрового. Маркетологи уже и название придумали такому способу — гибридный зум, который обеспечивает масштабирование с незначительной потерей качества. Это когда кадр немного увеличивают посредством оптического зума, а потом добавляют много цифрового. Это лучше, чем цифровой зум, но качество картинки далеко от совершенства.
Хотя алгоритмы и методы, которые использует каждый производитель могут отличаться, общая концепция универсальная и соответствует той, что описана выше. С учетом того, как технология гибридного зума развивается, есть вероятность, что в скором времени она может составить достойную альтернативу камере-перископу или телеобъективу.
К такому способу масштабирования Huawei начала прибегать в своих смартфонах еще в 2013 году. Сейчас же его исповедуют многие производители и помогают гибридному зуму нейронные блоки (NPU), которые сейчас входят в состав чипов. Например, такой зум есть в Vivo X50 Pro, где при помощи оптического зума можно увеличить снимок в 5 раз, а с добавлением цифрового, получаем приближение в 60-крат.
Можно также вспомнить 100-кратный зум в Samsung Galaxy S20 Ultra или 120-кратный в недавно анонсированном Xiaomi Mi 10 Ultra. Тут используется именно гибридный зум. Например, у флагмана Samsung оптический зум всего 4-кратный, а все остальное — дело «рук» софта.
Комбинированная система приближения используется в Oppo Reno4 Zoom. В систему камер входит объектив с фокусным расстоянием 130 мм, и он обеспечивает 2-кратный оптический зум, а большое значение 10х достигается за счет искусственной обработки изображения.
Учитывая то, что пользователи не всегда видят четкой границы между типами зума, производители нередко злоупотребляют этим, чтобы бравировать цифрами, умалчивая при этом о том способе увеличения, который используется. Так, в свое время рекламируя Oppo Reno 2 компания бравировала 20-кратным зумом, не уточняя какая технология тут была применена. А потом выяснилось, что это был цифровой 20-кратный зум. Но главная цель самой рекламы была достигнута. У неискушенного пользователя сложилось впечатление, что смартфон снимает с внушительным 20-кратным приближением.
Большинство экспертов сходятся во мнении, что на данный момент оптимальным является 2х, 3х кратный оптический зум и 10-кратный цифровой. Все остальное, когда подключается внушительный цифровой зум — баловство и гарантированный путь превратить снимок в мыльную кашу. Поэтому все эти 50х и тем более 100х лишь маркетинговый инструмент привлечь внимание, выделиться и показать «мы круче конкурентов».
Чем отличается оптический зум от цифрового
Покупая новый цифровой фотоаппарат, необходимо обратить внимание на такой важный параметр как зум. С его помощью объект съемки можно приближать не сдвигаясь с места. И если для новичков он может быть не так важен, то профессионалам обязательно нужно использовать подходящую фотокамеру. Зум бывает двух видов: оптический и цифровой. Чем отличается оптический зум от цифрового и на какой из них стоит обращать внимание.
Что такое зум в фотоаппарате
Зумом называется возможность фотоаппарата приближать и отдалять объект съемки, то есть менять масштаб. Благодаря этому параметру у фотографа появляется возможность сделать снимок чего-либо, расположенного далеко, без всяких проблем.
То, насколько сильно будет увеличение объекта, зависит от значения фокусного расстояния. Оно выражает расстояние от матрицы до центра линзы. Замеряется оно в миллиметрах, а на объективе выглядит, например, так: 28-75 mm. На данном примере показано, что наименьшее фокусное расстояние – 28 мм, а наибольшее – 75 мм. А значение увеличения будет равно наибольшему расстоянию поделенному на наименьшее, то есть в этом случае оно равно 2.8 крат.
Существует две вариации «зумирования» кадра, которые значительно отличаются друг от друга. Некоторые фотоаппараты, обычно низкого ценового сегмента, могут объединять в себе оба вида. Любому фотографу важно понимать, как работает каждый из них, чтобы подобрать нужный для работы.
Оптический зум. Этот вид приближения масштабирует объекты, используя систему линз, из чего и исходит его название. Такая система состоит из нескольких линз, которые перемещаясь могут масштабировать кадр.
Цифровое увеличение. Оно, по сути, не приближает сам объект при съемке, а лишь увеличивает размер участка на самой фотографии. Другими словами, то же самое можно проделать в любом графическом редакторе. При использовании фотоаппарата с таким типом увеличения просто увеличиваются уже имеющиеся пиксели, а новые не добавляются. Поэтому фотокамера не сможет обнаружить новые детали при приближении.
Достоинства и недостатки оптического зума
Зум с применением линз всегда используют фотографы, стремящиеся к качественному результату. При использовании фотоаппарата с таким видом приближения фотографии получаются отлично проработанными даже на очень больших расстояниях. Его использование незаменимо если фотография в дальнейшем будет печататься на больших форматах, поскольку качество останется на высоком уровне. В настоящее время есть фотоаппараты даже с двадцатикратным увеличением, что позволяет отлично сфотографировать малейшие детали на значительно удаленных объектах.
Достоинства
Недостатки
Достоинства и недостатки цифрового зума
Цифровой зум – это скорее уловка компаний-производителей. Он не приближает объект, а просто растягивает изображение до необходимых размеров. На нужном участке фотографии просто растягиваются уже имеющиеся пиксели. При увеличении таким способом становятся видны промежутки между пикселями. Они смягчаются, благодаря интерполяции, то есть фотоаппарат сам определяет, каким цветом заполнить эти расстояния, но это совсем не улучшает ситуацию. Поэтому такая «приближенная» фотография сильно теряет качество и получается размытой. Но и у фотокамер с «искусственным» зумом есть свои плюсы.
Достоинства
Недостатки
Какой вариант лучше использовать
Из написанного выше можно понять, что обе разновидности зума имеют свои плюсы и минусы. Выбор конкретного фотоаппарата зависит только от того, какие цели преследует фотограф.
Если вы любитель и собираетесь делать снимки исключительно для себя, то фотоаппарата с пиксельным приближением будет вполне достаточно, чтобы выложить работы в социальные сети или распечатать для семейного альбома. Да и стоимость такой техники не очень велика, поэтому отлично подойдет при ограниченном бюджете.
Если выбор пал на него, то не стоит доверять выбору продавцов-консультантов, пытающихся убедить, что чем больше цифровой зум, тем лучше. Это совсем не так, а даже наоборот создаст больше проблем. Оптимальным значением будет 4, так изображение будет иметь минимальные искажения. Такого значения хватит, например, для съемки фотокамерой портретов. Конечно, сделать качественное фото отдаленного объекта вряд ли получится. В таком случае лучше просто подойти ближе и не увеличивать фото.
Начинающим фотографам, стремящимся получить что-то большее, чем мыльную фотографии, о цифровом приближении стоит забыть и пользоваться только оптическим. В случае с зеркальными фотокамерами цифрового масштабирования уже и не будет и все будет решаться за счет объективов с разными фокусными расстояниями или же с переменным фокусным расстоянием.
Профессиональным фотографам вообще чуждо определение цифровой зум. Поскольку они часто работают с большими размерами фотографий. Очень важно, чтобы они были качественными, имели хорошую детализацию и цветопередачу. Такой хороший результат сможет обеспечить только приближение с использованием линз. На такую технику придется потратиться как в финансовом плане, так и во временном.
Цифровое масштабирование это архаизм, который был популярен в годы пиршества мыльниц на рынке фотоаппаратов. Сейчас же, когда большинство потребителей может себе позволить, пусть бюджетный, но зеркальный фотоаппарат, тем даже и не нужно знать про этот вид приближения. Эта функция все еще доступна в фотокамерах низшего ценового сегмента, мобильных телефонах и некоторых видеокамерах. Если в фототехнике присутствуют оба вида приближения, то лучше сразу проверить возможность отключения пиксельного (цифрового), поскольку при его использовании нельзя говорить о качестве снимка.
Что такое цифровой зум в смартфоне
Наш материал для тех, кто хочет разобраться, что же такое на самом деле цифровой зум, который имеется в вашем смартфоне, согласно приведенным на сайте продавца характеристикам.
На самом деле в нем нет абсолютно ничего сложного: это всего лишь программное масштабирование полученной с сенсора камеры картинки перед тем, как сохранить в фотоснимок в файл.
А какой еще бывает зум
Почему именно цифровой? Потому, что кроме него, зум бывает еще и оптическим. Более того, если речь идет о камерах фотоаппаратов, то в них он встречается гораздо чаще.
Объектив фотокамеры имеет достаточные габариты, чтобы разработчики могли предусмотреть изменение фокусного расстояния. Именно этот параметр определяет, насколько «близко» или «далеко» по отношению к фотографу получится на снимке объект.
Диапазон фокусного расстояния в специализированных фотокамерах составляет от 10 до нескольких сотен миллиметров. Более того – для них разработчики предусматривают сменную оптику, как короткофокусную (широкоугольную), так и длиннофокусную (телескопическую).
Конструкция камеры смартфона не позволяет ничего подобного. Поэтому их создателям приходится выкручиваться, компенсируя слабость за счет использования программного обеспечения.
В чем недостатки цифрового зума
Прежде всего, в том, что он ухудшает качество полученных снимков. Объем информации, полученный с сенсора камеры, фиксирован: смартфон не может изменить ни его разрешение, ни характеристики системы линз.
А потому, чтобы получить изображение большего масштаба при том же размере снимка, картинку приходится программно «растягивать». При этом ухудшается четкость деталей, и появляются цифровые шумы.
Как с этим бороться
Есть несколько вариантов борьбы с влиянием цифрового зума на качество снимка в смартфоне, так что можно выбрать наиболее подходящий:
Смартфоны с хорошими двухмодульными камерами тоже нельзя назвать дешевыми. Однако их устройство позволяет получать более качественные фото за счет разницы в фокусном расстоянии каждого из модулей.
Один из них может быть широкоугольным, а второй – телевиком. Комбинируя полученную с двух сенсоров информацию, приложение камеры способно производить цифровое масштабирование гораздо более корректно.
Цифровой зум в смартфонах – как работает и чем отличается от оптического
Цифровой зум — это увеличение изображения при помощи программного обеспечения. Проще говоря, камера смартфона с функцией цифрового зума снимает объект как бы с того расстояния, на котором находится владелец телефона. Затем та часть картинки, которую нужно снять поближе, увеличивается программными средствами. Нужный участок картинки вырезается и растягивается.
Масштабировать картинку можно до того количества пикселей, которое имеет сенсор камеры смартфона. Чем выше разрешение камеры, тем качественнее будет увеличенное цифровым зумом изображение.
Например, во флагманском смартфоне Huawei P30 Pro используется тройная тыльная камера разрешением 40/20/8 Мп. Восьмимегапиксельная зум-камера получила фокусное расстояние 270 мм и способна делать снимки с пятикратным оптическим или десятикратным цифровым увеличением. Производителю удалось добиться того, что при десятикратном зуме фотографии получаются лучше, чем если их увеличивать на компьютере!
Работа цифрового зума пошагово:
Чем отличается цифровой зум от оптического?
Увеличение изображения с применением цифрового зума происходит при помощи программного обеспечения. Алгоритм расширяет пиксели, в результате изображение теряет детализацию и получается менее качественным. При использовании оптического зума можно приближать или отдалять объект съемки при помощи специальных оптических элементов (линз), перемещающихся в горизонтальной плоскости относительно оси объектива. Разрешение снимка при этом остается неизменным.
Например, если в смартфоне используется 13-мегапиксельная камера и есть поддержка оптического зума, снимок в увеличенном виде будет иметь все то же разрешение 13 мегапикселей. Таким образом при применении оптического зума фотография не теряет детализацию и остается качественной. А вот при использовании цифрового – получаемая картинка вырезается. В этом и заключается главное отличие цифрового зума от оптического.
Ниже можно наглядно увидеть разницу между цифровым зумом (используются программные средства) и оптическим (используются оптические линзы).
Оптический и цифровой зум: чем они отличаются?
Если в описании смартфона или фотоаппарата вы видите, скажем, строку «10-кратный зум», не спешите радоваться. Может получиться так, что этот зум — цифровой, и при его максимальном значении качество получается отвратительным. С оптическим все иначе: разница в качестве картинки будет практически незаметна при любом значении. Так что не помешает знать, чем отличаются эти два варианта.
Что такое оптический зум?
Фотоаппарат с оптическим увеличением «приближает» изображение перед его захватом. Это происходит путем физического перемещения линз внутри объектива камеры относительно друг друга. У некоторых фотоаппаратов объектив при использовании функции в буквальном смысле выезжает вперед. Так вы условно «приближаетесь» к объекту, который хотите заснять. Линзы увеличивают изображение объекта и позволяют заснять его без потери качества.
Чтобы уяснить себе разницу между двумя типами приближения, надо запомнить две принципиальных пункта об оптическом типе:
Что такое цифровой зум?
Камера с цифровым типом приближения снимает изображение с того отдаления, на котором вы находитесь физически. А потом увеличивает определенную его часть, которую вы хотели бы снять поближе, при помощи программного обеспечения. Кусочек картинки в буквальном смысле вырезается и растягивается до максимального количества мегапикселей, которое имеет сенсор вашей камеры. Фотоаппараты с высоким разрешением могут увеличивать изображение с минимальной потерей качества, но большинство любительских уже при значениях 5х (пятикратный зум) превращают картинку в набор заметных пикселей.
Отличие программного зума от «оптики», таким образом, следующее:
Какой зум лучше: цифровой или оптический?
Разберемся, какой вид приближения дает лучшее качество снимка. Если вам хоть раз приходилось программно увеличивать картинки, нам кажется, вы уже догадались. Но все-таки объясним. При цифровом приближении обрезается часть изображения, а затем увеличивается до разрешения, с которым снимает ваша фототехника (например, 4000 x 3000, если у ваc аппарат c датчиком на 13 Мп). Понятное дело, что из-за этого качество снимка снижается по сравнению с исходным — пиксели растягиваются, картинка размывается.
А вот между оптическим зумом и разрешением фотографии нет никакой связи. «Оптика» увеличивает объект съемки до определенного размера, как если бы вы навели на него лупу. А фотоаппарат снимает «изображение под лупой». Таким образом, у вас получается снимок увеличенного объекта с максимальным разрешением (тем же 4000 x 3000).
Так что «хардверный» вариант, разумеется, дает намного более качественные снимки по сравнению с программным. Современные смартфоны часто имеют оба типа зума — правда, при оптическом линзы остаются неподвижными, но используются разные типы объективов. Например, недавно представленный vivo X50 Pro (мы его уже тестировали) умеет 5-кратный оптический зум, а с добавлением оптического может «приближать» объекты в 60 раз!
Если зума нет, а хочется.
Цифровое приближение применяется в большинстве компактных бытовых фотокамер, а также в ручных видеокамерах, «глазках» видеонаблюдения и большинстве смартфонов. Что же делать, если хочется делать красивые снимки на телефон, а на профессиональную технику бюджета нет? Посоветуем пару штуковин, которые добавляют «оптику» к камере обычного мобильника.
Внешние объективы для смартфона
Они надеваются как прищепка на корпус смартфона. Таким образом, вы можете использовать и преимущества «оптики», и цифровое увеличение телефона, чтобы в комбинации получить вполне себе четкий снимок. На рынке представлен большой ассортимент таких аксессуаров с разной степенью приближения. Их цена варьируется в районе 500-1500 рублей. Выгоднее покупать комплекты типа такого.
Более продвинутый, но менее мобильный вариант, позволяющий снимать на смартфон четкие видео с приближением — монокуляр с треногой. Тренога устанавливается в нужном месте, к конструкции клипсой крепится смартфон так, чтобы глазок фотообъектива «смотрел» в монокуляр. И все — можно выкручивать «оптику», приближая объект съемки.
Итого: не ведитесь на уловки, не гонитесь за максимально большим зумом. Скорее всего, он будет цифровым, и использовать большие значения вы не сможете. А вот оптический зум — реальный помощник фотографа.
Вот еще несколько интересных материалов на тему фотосъемки:
Чтобы уяснить себе разницу между двумя типами приближения, надо запомнить две принципиальных пункта об оптическом типе:
Что такое цифровой зум?
Камера с цифровым типом приближения снимает изображение с того отдаления, на котором вы находитесь физически. А потом увеличивает определенную его часть, которую вы хотели бы снять поближе, при помощи программного обеспечения. Кусочек картинки в буквальном смысле вырезается и растягивается до максимального количества мегапикселей, которое имеет сенсор вашей камеры. Фотоаппараты с высоким разрешением могут увеличивать изображение с минимальной потерей качества, но большинство любительских уже при значениях 5х (пятикратный зум) превращают картинку в набор заметных пикселей.
Отличие программного зума от «оптики», таким образом, следующее: