Что такое оптический зум в смартфоне
Почему оптический зум в камере смартфона лучше цифрового
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.
7 смартфонов для тех, кто ищет самые лучшие камеры с оптическим зумом
В приложении «Камера» любого телефона есть функция «Увеличение». Но в большинстве случаев речь идёт именно о цифровом зуме. То есть когда изначальное разрешение снимаемого изображения не меняется, а просто масштабируется.
Это приводит к тому, что при сильном увеличении картинка становится не четкой, размер пикселей становится больше, теряется резкость. И уже при 3-х кратном зуме конечное изображение назвать качественным вряд ли получится. Даже если речь идет о флагманских моделях смартфонов.
А вот телефоны с оптическим зумом эту операцию выполняют иначе.
В их модуле камеры установлена система из нескольких линз. И когда пользователь нажимает в приложении «увеличить», то разрешение остается прежним. Вместо этого линзы чуть смещаются, что и позволяет получить эффект «подзорной» трубы.
Даже если задействуется 10-кратный оптический зум, то изображение все равно остаётся разборчивым и четким. А какой смартфон с оптическим зумом считается самым лучшим?
Заявленное оптическое увеличение и реальное
Довольно часто указанное производителем оптическое увеличение не соответствует реальным показателям. Для примера можно взять смартфон Xiaomi Mi10 Note. Производитель утверждает, что модуль камеры у него обеспечивает 5-кратный оптический зум. Независимые же тесты показывают, что он составляет всего x3,8.
С чем это связано? С тем, что производитель указывает именно гибридный уровень зума. То есть когда совмещается одновременно и оптическое, и цифровое увеличения изображения с камеры. А в Xiaomi Mi 10 Ultra вообще было заявлено о 120-кратном зуме. Но оптический — всего x4,8.
Пользователю нужно понимать, что в смартфонах достичь оптического увеличения свыше x10 практически невозможно. Потому что эта характеристика прямо пропорционально влияет на размер модуля камеры. А телефоны стараются делать максимально тонкими и компактными.
То есть модуль с 120-кратным увеличением должен был бы выступать из корпуса примерно на 4 – 5 сантиметров. В обычных фотоаппаратах для этого делают движущийся объектив. В телефонах же сделать такое — технически сложно.
Лучшие смартфоны с оптическим зумом
➡️ По опросам, проведенных на тематических ресурсах, можно выделить следующие модели смартфонов, имеющих оптический (или гибридный) зум, пользующихся спросом у рядовых пользователей:
Huawei P40 Pro+
Это — телефон с оптической стабилизацией нового поколения, которую удалось достичь и за счет специального устройства модуля камеры, и за счет ПО (по слухам, разработанное совместно с Leica).
Во время видеосъемки доступен оптический зум x5, гибридный — до x10. Модуль камеры — тройной, поэтому с фокусировкой даже при сильном увеличении никаких проблем не возникает.
А за цифровую обработку изображений отвечает CPU Kirin 990, получивший также нейронные ядра. Это означает, что с течением времени смартфон «подстраивается» под стиль съемки, используемый пользователем. И это теоретически должно улучшать качество снимаемого фото и видео.
Дополнительные характеристики:
По качеству съемки не уступает тому же Google Pixel 5. А на момент выпуска именно P40 Pro+ по версии DxOMark был смартфоном с самой продвинутой камерой в мире.
Единственный недостаток модели — это стоимость, а также «из коробки» нет Google-сервисов (их можно установить самостоятельно).
Samsung Galaxy S21 Ultra
Основная камера флагмана от Samsung имеет разрешение в 108 мегапикселей. А за счет телескопического строения модуля — он снабжен 10-кратным оптическим увеличением.
👍 И это — самая лучшая камера на телефоне на момент выпуска телефона (первый квартал 2021 года). Она и технически самая продвинутая, и в плане ПО.
И хоть нативной поддержки Google Camera нет, её можно установить дополнительно, что как раз и пригодится при съемке фото с увеличением выше x10 (когда задействуется гибридный зум).
Естественно, это также смартфон с оптической стабилизацией. Причем, работает она даже если ведется съемка в разрешении 4К с повышенным значением FPS (60 кадров в секунду). Производительности процессора и скорости модуля памяти хватает для того, чтобы сохранить такое видео без потерь в качестве.
Телефон построен на базе Exynos. Снабжен также модулем широкоформатной съемки. И там оптический зум тоже предусмотрен!
Из минусов — только цена. Но нужно понимать, что это — флагман от Samsung, который составляет реальную конкуренцию для iPhone последних поколений.
И помимо первоклассной камеры, у него есть и лазерный автофокус, и интеллектуальная система распознавания сюжета сцены, и ретуширование «на лету» (даже для видео).
Vivo X50 Pro+
В момент выпуска позиционировался как смартфон с самой продвинутой оптической стабилизацией. Модуль камеры имеет 3-осевой 2-шарнирный держатель. И всё это дополняется телескопической камерой. Оптический зум — 5-кратный.
А при съемке ультраширокоформатной камерой можно задействовать 2-кратное оптическое увеличение. И всё это — по вполне доступной цене (если сравнивать со стоимостью флагманов).
Предусмотрено ещё «интеллектуальное» макро. Фокусировка даже при расстоянии в 2,5 сантиметров срабатывает мгновенно.
Honor 30 Pro+
Флагман прошлого условного поколения. И именно на интеграцию новых технологий в P30 Pro+ сделал ставку производитель. Здесь и самое высокое значение ISO, и стабилизация изображения за счет 2-шарнирного строения модуля.
Дополнительные особенности:
А ещё в приложении для фото есть отдельный режим для съемки звездного неба («астроснимок»). По качеству уступает более новым флагманам, но только при детальном рассмотрении каждого снимка.
Oppo Find X2 Pro
✅ А это — лучший телефон для фото из бюджетной категории. Но невзирая на свою цену, он получил телескопический модуль камеры с 5,18-кратным увеличением.
На момент выпуска смартфона у него были проблемы с автофокусировкой при использовании оптического зума, но с обновлениями этот недостаток полностью устранили.
Дополнительные плюсы телефона:
Из недостатков — редкие обновления ПО. Но это свойственно всем брендам «третьего эшелона». Но для Find X2 Pro выпустили массу кастомных прошивок, так как производитель опубликовал исходный код ядра для данной модели.
Так что телефон отлично подойдет тем пользователям, которые предпочитают модернизировать изначально предустановленную ОС, расширять её функционал.
Xiaomi Mi 10 Ultra
Смартфоны с отличной камерой средней бюджетной категории редко составляли настоящую конкуренцию флагманам от Samsung, Google или Apple.
Но Mi 10 Ultra — исключение. Зум — x3,8, гибридный — до x10 с сохранением первоначального разрешения. И данный гаджет — первый, поддерживающий весь функционал нейронных ядер Qualcomm.
То есть в этой модели существенно доработали программную обработку изображений, поэтому снимки даже при использовании гибридного зума получаются четкими. Главное — это наличие хорошего освещения.
Модуль камеры — на 108 мегапикселей. Но даже если выбрать максимально возможное качество съемки, то снимки записываются мгновенно.
В дополнение к этому есть замедленная видеосъемка с возможностью «на ходу» регулировать увеличение.
Realme X3 SuperZoom
Realme крайне редко выпускает телефоны с оптической стабилизацией, так как ориентируется только на бюджетный рынок потребителей.
Но в X3 SuperZoom установлен модуль камеры от Samsung — GW1 (как в Galaxy прошлого поколения). Есть базовая оптическая стабилизация, заявленное фокусное расстояние — от 4 сантиметров. Зум 5-кратный, гибридный — до x50.
Селфи-камера — двойная, с UIS-стабилизацией (цифровая). Качество фото можно характеризовать как идеальное для своей ценовой категории.
Из недостатков сами пользователи указывают лишь на то, что не всегда автоматически включается режим «ультраночной» съемки и приходится его выбирать вручную. И даже после нескольких обновлений ПО проблема так и не была устранена.
Итого, смартфоны с оптическим зумом особенно полезны для фотографов, которым часто приходится фотографировать пейзажи, природу. Рядовому пользователю функция пригодится для фото звездного неба, макросъемки.
И технические специалисты уверенны, что уже в ближайшие 5 лет абсолютно все смартфоны будут снабжены камерой с поддержкой оптической стабилизации. Это — естественная модернизация портативной оптики.
Рейтинг смартфонов по оптическому зуму камеры
Долгое время оптического зума в популярных смартфонах попросту не было. Они полагались лишь на некачественный цифровой, что растягивал картинку. С оптическим зумом первоначально вышло лишь несколько моделей, оказавшихся не сильно успешными, так как зум камера там заменяла основную, да и сами аппараты получились довольно громоздкими.
Тогда четыре года назад толчок к развитию технологии неожиданно дала Apple, добавив в iPhone 7 Plus вторую камеру, отличавшуюся телефотообъективом. Он и обеспечивал двукратный оптический зум. Позже телефото камеры начали добавляться уже и во многие Android-смартфоны уровня выше среднего.
В 2019 появились первые модели с зумом 4.5x и выше, а в 2020 – сразу два смартфона с оптическим увеличением больше 10x. При этом всё больше производителей в своих аппаратах делают ставку на эту характеристику, порой запутывая пользователя, так как заявленный в рекламе зум не всегда равен реальном оптическому.
Лучшие смартфоны по оптическому зуму (обновляется)
Чтобы внести ясность мы составили и будем обновлять рейтинг лучших смартфонов по оптическому зуму, который способны выдавать их камеры:
Система камер у одного из лидеров рейтинга – модели P40 Pro+. За рекордный зум отвечает вторая телефото камера, отличающаяся фокусным расстоянием 240 мм
Система камер Galaxy S21 Ultra – флагманской модели Samsung 2021 года. В отличие от S20 Ultra, которая обеспечивала оптический зум лишь в 4 раза, S21 Ultra имеет честное десятикратное оптическое увеличение
За возможности приближения отвечает оптика, однако качество приближенной картинки зависит уже от сенсора камеры
В нашем списке нет моделей, оптический зум которых ниже значения 3.5x (точнее, 3.48x: исключение мы сделали для Huawei P40). Таких наберётся ещё около 50, а делать рейтинг слишком большим мы не хотели. Поэтому расширять перечень в будущем планируем только в сторону гаджетов с наиболее продвинутым увеличением.
Расчёт оптического зума происходит благодаря отношению фокусного расстояния телефотообъектива к объективу основной камеры. То есть зная эти две цифры, можно рассчитать и максимальный зум. Для наглядности данные о фокусных расстояниях мы указали в скобках прямо за результатами по каждому девайсу.
Далее указано разрешение телефото камеры (к слову, все они оснащены оптической стабилизацией, то есть OIS, даже в тех случаях, где её нет для основной камеры) и использование перископного механизма. Зум
4x и выше в смартфонах возможен только с ним. Механизм нужен чтобы существенно увеличить фокусное расстояние телефото объектива.
Механизм-перископ в смартфонах легко отличить благодаря прямоугольному глазку камеры. Механизм использует отражение света для увеличения его пути (и соответственно фокусного расстояния), перед тем как свет попадёт на сенсор
Первыми использовать перископ в 2019 стали китайские Huawei и Oppo. Глазок камеры в этом случае имеет не круглую, а прямоугольную форму. Причём при использовании перископа сам сенсор находится в другом месте гаджета, а не там, где мы видим глазок камеры (см. иллюстрацию выше). Перископ есть почти у всех девайсов в списке, кроме нижних позиций.
Один из лидеров рейтинга лучших смартфонов по оптическому зуму – Huawei P40 Pro+. Он оснащён пятью камерами и использует наиболее хитроумную схему перископа с отражающими элементами, благодаря которой свет проходит особо длинный путь прежде чем попасть на телефото-сенсор.
Фокусное расстояние здесь равно максимальным на сегодняшний день для смартфона 240 мм. Учитывая фокусное расстояние основной камеры Leica в 23 мм, P40 Pro+ получает рекордный оптический зум более чем в 10 раз.
Увеличить фокусное расстояние телефотообъектива в P40 Pro+ удалось с помощью новой конструкции, где свет отражается пять раз вместо одного
А вот девайсов Apple, которая несколько лет назад и задала моду на телефото камеры, вы в списке не найдёте. Это может показаться странными, но даже лучшие актуальные модели iPhone до сих пор, как и 4 года назад, ограничены оптическим зумом 2x. В свою очередь SE, XR, базовые версии iPhone 11 и 12 вообще не имеют никакого продвинутого зума, так как телефото камеры в них нет.
По слухам, без продвинутого увеличения останутся выходящие этой осенью iPhone 13. Более того, телефото модуль с перископным механизмом может не появиться даже в iPhone 2022.
В наиболее актуальных iPhone для телефото камеры нашлось место лишь в самых дорогостоящих версиях: 12 Pro и 12 Pro Max. Причём в последней, за счёт увеличенного фокусного расстояния, чуточку увеличился и зум: 2.5x вместо 2x в базовой Pro-версии
См. также: рейтинг камер DxOMark и что с ним не так
Реальное оптическое увеличение и заявленное
Один из основных выводов, который можно сделать из перечня в начале статьи, состоит в том, что заявленный производителем и реальные оптический зум могут заметно отличаться. К примеру:
Сильно далёк от истины и заявленный зум 100x во флагманском Samsung S20 Ultra. Да, картину там можно приблизить в сто раз, однако результат окажется весьма спорным по качеству
Таким образом, разница между обещанным производителем и реальным заключается не всегда только в грубом округлении. Часто производители обещают и указывают в рекламе не оптический зум, который наилучший по качеству, а гибридное увеличение или даже увеличение со сверхразрешением. Ниже мы расскажем, что это такое.
Цифровой и гибридный зум
Итак, оптическое увеличение – наиболее честное, лучшее, так как оно происходит без потерь в качестве картинки. Но есть ещё два типа увеличения:
Цифровой зум вы найдёте в любом смартфоне, даже там, где всего одна камера. Он полагается на исключительно программные алгоритмы растягивания/увеличения картинки.
Наглядная разница между цифровым увеличением и оптическим
Результат цифрового увеличения откровенно некачественный: картинка размывается, смазывается вплоть до того, что содержимое становится уже совсем сложно разобрать. Цифровой зум хорош только там, где нет других вариантов. Пределов у него нет, но производители любят останавливаться на 5x или 10x, так как дальше начинаются совсем серьёзные потери в качестве.
В смартфонах, где есть оптический зум, возможности цифрового кратно повышаются. К примеру, в iPhon’ах без телефото камеры предельный цифровой зум равен 5x. Однако там, где есть телефото и, соответственно, оптическое приближение, цифровой зум увеличивается до 10x:
Взаимосвязь телефото камеры и видов зума на примере прошлогодних iPhone. Apple также использует термин «оптический зум на уменьшение». Однако он связан со сверхширокоугольной камерой и к теме нашей статьи напрямую не относится
Во флагманах Huawei, таких как P30 Pro и P40 Pro, наличие почти пятикратного оптического зума оборачивается возможностью использовать цифровое приближение до 50 раз.
Под гибридным увеличением чаще всего понимают объединение цифрового и оптического зума. Это имеет смысл, так как цифровой сам по себе слишком плох, а оптический слишком мал (всего в 2-4 раза в большинстве смартфонов). Разумеется, гибридный зум возможен только там, где есть оптический.
Сравнение максимального оптического, гибридного и цифрового зума в iPhone 11, Galaxy S20+/Ultra и Huawei P40 Pro/P40 Pro+. Кадр с официальной презентации Huawei, кликните для увеличения
Условная иллюстрация того, что при использовании гибридного зума потери в качестве и детализации далеко не так сильны, как при цифровом
Используют гибридные зум лишь некоторые производители. К примеру, в упомянутых выше девайсах Huawei оптический зум равен
5, а цифровой – 50. Гибридный зум у них 10-кратный. Это как некая золотая середина, где картинка ещё не слишком портится цифровым приближением, но увеличена больше, чем при использовании исключительно оптического зума.
Иногда и конкретно в случае флагманов Samsung, гибридным зумом также обозначается увеличение со сверхразрешением.
Зум со сверхразрешением, он же Space Zoom
Данные термины в прошлом году ввела в оборот компания Samsung. Дело в том, что в её флагманах S20/S20+ и новых S21/S21+ практически нет оптического приближения: оно там крошечное и составляет всего 1.1x. Вместо этого Samsung использует как раз зум со сверхразрешением или, как он именуется на англоязычных сайтах компании, – Space Zoom.
Samsung может основательно запутать вас терминами, однако по факту Galaxy S20/S20+ и S21/S21+ полагаются лишь на сверхразрешение. Реального оптического зума там практически нет
Телефото камеры в S20 и S21 имеют фокусное расстояние лишь чуточку больше, чем основные камеры гаджетов, из-за этого демонстрировать серьёзный оптический зум они не могут. Но зато эти камеры имеют внушительное разрешение 64 Мп. За счёт него и осуществляется приближение. Благодаря детализации картинка просто приближается и обрезается.
Лучше или хуже зум со сверхразрешением обычного оптического зума? Хуже. К примеру, вот сравнение S20+ и позапрошлогоднего P30 Pro, которое, делая обзор возможностей камеры S20+, заодно провёл один известный западный сайт:
Максимальный зум: Galaxy S20+ против Huawei P40 Pro
Да, сравнение не совсем честное, ведь для S20+ заявлен зум со сверхразрешением в три раза, а у P30 Pro честный оптический более чем в 4.5 раза. Однако разница все равно слишком красноречива: на приближенном участке снимка с флагмана Samsung не удаётся разобрать даже слово, которое отлично читается у конкурента. То есть даже если бы у S20+ было ещё более высокое разрешение и более высокий подобный зум, он бы все равно проиграл.
А что тогда Galaxy Ultra? Здесь история более интересная: в модели S20 Ultra есть честный оптический зум 4x и, одновременно, сверхвысокое разрешение, которое обеспечивает телефото камера в 48 Мп. Galaxy S20 Ultra в тестах возможностей зума вполне неплохо соперничает с тем же P40 Pro, у которого оптический зум, напомним, 5.4x:
Максимальный зум: Galaxy S20 Ultra против Huawei P40 Pro
Сама Samsung и вовсе заявляла для S20 Ultra приближение 100x, что даже написано на самом гаджете. Однако качество такого зума, где смешалось оптическое увеличение, цифровое и сверхразрешение на максимуме, т. е. при установке той самой отметки 100x, выглядит скверно.
Этим в прошлом году воспользовалась и Huawei, наглядно показав, что её оптический зум 10x, «дотянутый» цифровым до 100x, выглядит заметно лучше, чем результат Ultra:
При растягивании картинки до 100x предсказуемо оказывается, что оптический зум 10x в P40 Pro+ заметно лучше связки 4x и сверхразрешения в S20 Ultra
В 2021 Samsung бросила в бой модель S21 Ultra. Вводящую в заблуждение надпись «100x» с неё убрали, зато сам зум стал гораздо лучше. Вместо 4x в предшественнике, S21 Ultra обеспечивает уже почти рекордные 10x. Более того, телефото камера, использующаяся для продвинутого зума, в S21 Ultra лучше конкурентов. Она имеет крупные пиксели 1.22 мкм (вместо 1.0) и поддержку сверхбыстрого автофокуса Dual Pixel PDAF.
В тестах зума новинка уже не отстаёт от флагманов Huawei, а часто ещё и показывает чуть более светлую картинку. Последнее обеспечивают улучшенные программные алгоритмы и те самые крупные пиксели. К слову, S21 Ultra также имеет впечатляющую основную камеру с разрешением 108 Мп, за которой скрывается особо крупный сенсор.
Как развивался оптический зум в смартфонах
Напоследок хронология основных событий:
В iPhone 7 Plus телефото камера дополнила основную широкоугольную
Oppo наряду с Huawei одной из первых начала использовать перископные механизмы для телефото камер. Конкретно модель Reno 10x zoom вдобавок отличается оригинально исполненной выдвижной фронтальной камерой
Huawei первой ещё в 2019 начала использовать сенсоры с субпиксельным слоем RYYB, но лишь в основных камерах. В 2020 году подобный сенсор был подготовлен и для телефото модуля. Компания обещает усиление захвата света до 40% по сравнению с предыдущей RGB-камерой в P30 Pro