Пояснюємо принципи масштабування: оптичний, цифровий та гібридний зум

Оптичний, цифровий та гібридний зум – що це таке?

Щоб не загубитися в інформаційному шумі та на тлі конкурентів, компаніям потрібні гучні новини. А найкращий привід для виробника смартфонів голосно заявити про себе — випуск нової моделі і бажано тієї, яка має розсип камер і претендує на звання кращого камерофона. І начхати, що з цієї «купи» камер за фактом працюють одна-дві. Непогано було б ще «приправити» все це великою кількістю мегапікселів та рекордним зумом.

Сьогодні виробники взяли за моду похвалитися параметрами зуму як ознакою того, що перед вами правильний сучасний смартфон. Весь пафос новизни в камері смартфона зводиться до того, хто зможе викрутити параметри зуму до небес. Дуже сподобалося смартфонобудівникам пропонувати користувачам можливість у кілька натискань наблизити кадр без втрати якості. Правда, цілий ряд компаній продали цю функцію абияк, і також жонглюють в параметрах пристроїв словами оптичний, цифровий або гібридний зум, воліючи не присвячувати потенційних покупців у сенс всіх цих понять.

У результаті все це перетворилося на веселе і не дуже шахрайство з боку виробників. Сьогодні не багато користувачів розуміють, які смартфони запропонують адекватне масштабування, адже для деяких це може стати важливим параметром при виборі смартфона, наприклад, - https://alser.kz/c/smartfony для тих, хто проживає в Казахстані.

Оптичний чи цифровий? Що краще, смартфон із 2-кратним оптичним зумом або 30-кратним цифровим? Відповіді будуть для вас прості, якщо ви розумітимете різницю і суть різних понять.

Що таке зум у камері

Перед тим як поринути у тонкощі роботи кожної з технологій, варто розуміти, що таке зум. З його допомогою можна наблизити або віддалити картинку. Збільшення дозволяє розглянути об'єкт ближче, а при зменшенні можна охопити більше простору. Цього можна досягти двома способами, використовуючи оптику для масштабування або програмно, обрізаючи область зображення та збільшуючи її. А цифри в параметрах (2х, 3х, 5х) вказують на те, у скільки разів камера може збільшити об'єкт, що знімається.

Оптичний зум

В цьому випадку регулювання точки фокусування виконується лише за допомогою оптики або лінз. Їх можна переміщати всередині об'єктива відносно один одного для збільшення або зменшення масштабу. Роботу оптики в цьому випадку можна порівняти з роботою бінокля чи підзорної труби. Лінзи масштабують зображення, камера «бачить» картинку вже збільшеною та фіксує її. При цьому не відбувається погіршення якості зображення і з усіх прийомів для масштабування зображення забезпечує найкращий результат.

Щоб зрозуміти основний принцип роботи оптичного зуму, вам потрібно запам'ятати дві речі: це «хардверний» варіант збільшення та саме наближення відбувається ще до зйомки. Для досягнення потрібного ефекту використовуються телеоб'єктив або як прийнято називати перископічний модуль. Він пропонує один рівень збільшення, наприклад, 2-х, 3-х або 5-х.

Сьогодні на ринку є чимало моделей, що пропонують оптичний зум. Далі за всіх пішла Huawei. Так, Huawei P40 Pro+ став першим флагманом, наділеним камерою з 10-кратним оптичним зумом, що дозволяє масштабувати об'єкти з незначними втратами. На його фоні той же iPhone 11 Pro з його двократним оптичним зумом виглядає дуже скромно.

Цифрове збільшення

Цифровий зум - це не зум у звичному його розумінні, він лише створює ілюзію масштабування і є сумнівним виходом, коли йдеться про якісне масштабування. По факту це "софтверний" варіант збільшення і саме наближення відбувається вже після того, як кадр зроблено. Працює так. Береться велика фотографія з головної тильної камери, обрізається (кадрується) потрібний шматок та розтягується на весь розмір кадру. У цьому випадку використовується лише частина піксельної матриці та забезпечується ефект аналогічний оптичному зуму, але без використання оптики. Все виконується програмно, звідси і назва цифрового зуму.

Відбувається зрізання області навколо виділеної сцени, щоб наблизити об'єкт, скадрувати так, як хочеться. Виходить "зум ніжками" - підійти до об'єкта зйомки близько. Тому при цифровому зумі відбувається втрата якості, насамперед, деталізації та різкості. Фотографії, створені з цифровим збільшенням, часто виглядають розмитими та нечіткими. Чим більша кратність цифрового зуму, тим менше пікселів бере участь у побудові кінцевого зображення, тим гірше виходить готова фоточка. Як не крути, але цифровий зум псує зображення. Навіть «розумні» нейромережі зараз не можуть витягнути якість знімків до рівня тих, що створюються за допомогою оптичного зуму. Але останній у смартфонах не особливо шанують через габарити та дорожнечу телеоб'єктивів, а також через необхідність робити смартфони товщі інакше не уникнути виступаючого модуля та асоціації, що до «спинки» гаджета щось приставили.

Цифровий зум використовують тоді, коли потрібно скомпонувати зображення, немає можливості наблизитись до об'єкта. Але таке збільшення має обмежене застосування - воно має сенс лише тоді, коли створюється фотографія з невеликим збільшенням. При великій кратності такого масштабування знімок ніби розпадається на пікселі.

Безперечно, багаторазове наближення не запропонує такої ж точної картинки, як на вихідному зображенні, зате дозволяє розглянути деталі, які випали б з виду не збільшити картинку. Іноді це дійсно потрібно, навіть на шкоду якості.

Гібридний зум

Зрозуміло, що при «хардверному» варіанті ви отримаєте якісніші фотографії з наближенням у порівнянні з програмним способом. Але сьогодні не рідкість, коли в смартфонах пропонують "мікс" обох типів зуму: оптичного та цифрового. Маркетологи вже й назву вигадали такому способу — гібридний зум, який забезпечує масштабування з незначною втратою якості. Це коли кадр трохи збільшують у вигляді оптичного зуму, а потім додають багато цифрового. Це краще, ніж цифровий зум, але якість картинки далека від досконалості.

Хоча алгоритми та методи, які використовує кожен виробник можуть відрізнятися, загальна концепція є універсальною і відповідає тій, що описана вище. З огляду на те, як технологія гібридного зуму розвивається, є ймовірність, що незабаром вона може становити гідну альтернативу камері-перископу або телеоб'єктиву.

До такого способу масштабування Huawei почала вдаватися до своїх смартфонів ще в 2013 році. Зараз його сповідують багато виробників і допомагають гібридному зуму нейронні блоки (NPU), які зараз входять до складу чіпів. Наприклад, такий зум є в Vivo X50 Pro, де за допомогою оптичного зуму можна збільшити знімок в 5 разів, а з додаванням цифрового отримуємо наближення в 60-крат.

Можна також згадати 100-кратний зум Samsung Galaxy S20 Ultra або 120-кратний в недавно анонсованому Xiaomi Mi 10 Ultra. Тут використовується саме гібридний зум. Наприклад, у флагмана Samsung оптичний зум всього 4-кратний, а решта — справа «рук» софту.

Комбінована система наближення використовується в Oppo Reno4 Zoom. У систему камер входить об'єктив із фокусною відстанню 130 мм, і він забезпечує 2-кратний оптичний зум, а велике значення 10х досягається за рахунок штучної обробки зображення.

Враховуючи те, що користувачі не завжди бачать чіткої межі між типами зуму, виробники нерідко зловживають цим, щоб бравірувати цифрами, замовчуючи при цьому спосіб збільшення, який використовується. Так, свого часу рекламуючи Oppo Reno 2 компанія бравірувала 20-кратним зумом, не уточнюючи яка технологія тут була використана. А потім з'ясувалося, що це був цифровий 20-кратний зум. Але головну мету самої реклами було досягнуто. У недосвідченого користувача склалося враження, що смартфон знімає з значним 20-кратним наближенням.

Більшість експертів сходяться на думці, що на даний момент оптимальним є 2х, 3х кратний оптичний зум та 10-кратний цифровий. Все інше, коли підключається значний цифровий зум - пустощі і гарантований шлях перетворити знімок на мильну кашу. Тому всі ці 50-х і тим більше 100-х лише маркетинговий інструмент привернути увагу, виділитися і показати «ми крутіше конкурентів».