Объясняем принципы масштабирования: оптический, цифровой и гибридный зум

Оптический, цифровой и гибридный зум - что это такое?

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.

В итоге все это превратилось в веселое и не очень жульничество со стороны производителей. Сегодня не многие пользователи понимают, какие смартфоны предложат адекватное масштабирование, ведь для некоторых это может стать важным параметром при выборе смартфона, например,здесь - https://alser.kz/c/smartfony для тех, кто проживает в Казахстане.

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».