Zoom, podobnie jak wiele parametrów aparatów, okazuje się być bardziej złożony, niż można by sądzić na podstawie kampanii marketingowych. Producenci smartfonów, tacy jak Samsung, oferują imponujące możliwości powiększenia, sięgające od 10x, przez 50x, aż po nawet 100x. Ale czy te liczby mają rzeczywiste odzwierciedlenie w rzeczywistości? Zastanówmy się nad różnicami pomiędzy zoomem optycznym a cyfrowym.
Czym właściwie jest zoom?
Czym jest zoom i co oznaczają wartości takie jak 5x czy 10x? W kontekście fizyki optycznej to pojęcie ma ograniczone znaczenie, ponieważ nie istnieje coś takiego jak zoom w sensie fizycznym.
Powiększenie obiektywu (czyli to, jak bardzo obiektyw zbliża odległe obiekty) zależy od jego ogniskowej oraz pola widzenia, które z tego wynika. Obiektyw o dłuższej ogniskowej ma węższe pole widzenia, co sprawia, że odległe obiekty wydają się bliżej niż w przypadku obiektywu o krótszej ogniskowej.
Warto zauważyć, że soczewki nie są klasyfikowane według tego, jak bardzo potrafią powiększać obiekty; zamiast tego, ich parametry są określane na podstawie ogniskowej.
Marketing obiektywu szerokokątnego Huawei P40 Pro twierdzi, że dysponuje 0,6-krotnym zoomem optycznym.
Termin „zoom”, jak obecnie go rozumiemy, jest głównie pojęciem marketingowym, które zyskało popularność dzięki kompaktowym aparatom fotograficznym. Początkowo odnosił się on do stosunku najkrótszej i najdłuższej ogniskowej obiektywu. Na przykład obiektyw o zakresie 10 mm-100 mm miał 10-krotny zoom, podczas gdy obiektyw 25 mm-100 mm – 4-krotny. To oznacza, że obiektyw z 10-krotnym zoomem niekoniecznie sprawiał, że obiekty wydawały się 10 razy większe.
Producenci smartfonów stosują jednak inny sposób pomiaru zoomu. Zoom 1x jest standardowo uznawany za pole widzenia głównego aparatu. Smartfony, takie jak iPhone 11 Pro, wprowadzają dodatkowy szerszy obiektyw, który określają jako zoom 0,5x, zamiast resetować 1x do nowego, szerszego kąta.
W przeciwieństwie do aparatów kompaktowych, w różnych smartfonach z 10-krotnym zoomem można oczekiwać podobnego efektu przybliżenia.
Huawei P40 Pro oferuje także obiektyw peryskopowy z 5-krotnym zoomem optycznym.
Jeśli chcesz zgłębić temat, możesz zapoznać się z artykułem na temat obliczania specyfikacji zoomu. Warto jednak wiedzieć, że zoom zależy od podstawowej ogniskowej obiektywu oraz rozmiaru matrycy, co może być nieco mylące.
A jaka jest różnica między zoomem optycznym a zoomem cyfrowym (użyję tego terminu dla wygody, jednak faktycznie mam na myśli „pozorne powiększenie” lub „węższe pole widzenia”)?
Działanie zoomu optycznego
Zoom optyczny to efekt, kiedy fizyczne właściwości obiektywu rzeczywiście powiększają odległe obiekty. Na przykład teleskop działa w pełni na zasadzie zoomu optycznego. Kiedy patrzysz na Księżyc przez teleskop, wydaje się on znacznie większy. Nie następuje utrata jakości – obiekty po prostu są wizualnie zbliżone.
Zoom optyczny wynika z obiektywów o długich ogniskowych, które są przynajmniej w stosunku do wielkości matrycy aparatu. Długi teleobiektyw do lustrzanki cyfrowej, często używany przez fotografów sportowych, ma ogniskową w zakresie od 500 do 1000 mm. To sprawia, że są one niezwykle wydajne.
W przypadku mniejszych aparatów ogniskowa może być krótsza. Kompaktowe aparaty mogą zaoferować znakomity zoom optyczny dzięki obiektywom o ogniskowej 100 mm. Choć są one nadal dość duże, to jednak są znacznie mniejsze od teleskopów używanych podczas wydarzeń sportowych.
W smartfonach producenci zaczęli stosować soczewki peryskopowe, aby uzyskać lepszy zoom optyczny. Udało im się umieścić soczewki z 5-krotnym zoomem (co odpowiada przybliżeniu obiektywu 100 mm w lustrzance cyfrowej) w ich flagowych modelach, nie zwiększając przy tym grubości urządzeń. To naprawdę fascynujący rozwój.
Jednak 5x wciąż jest daleko od 100x, więc jak producenci radzą sobie z takimi roszczeniami?
Działanie zoomu cyfrowego
Jak już wcześniej wspomniano, pojęcie zoomu jest dość niejednoznaczne. Zoom cyfrowy w pełni wykorzystuje tę niejasność. W zasadzie zoom cyfrowy to po prostu przycięcie zdjęcia, aby obiekty na nim wyglądały na większe – nie rejestruje się żadne dodatkowe informacje o obrazie.
Na przykład zdjęcie wykonane iPhonem Xs pokazuje, że ten telefon ma 2-krotny zoom optyczny, ale 10-krotny zoom cyfrowy. Powiększone zdjęcie ma zauważalnie niższą jakość.
Właśnie w tym tkwi problem z zoomem cyfrowym. Podczas gdy zoom optyczny powiększa obraz bez utraty jakości, zoom cyfrowy ją zmniejsza. Im większe powiększenie, tym gorsza jakość zdjęcia.
Wzmacnianie jakości zoomu
Zoom cyfrowy ma jednak swoje zalety. Zoom optyczny jest kosztowny zarówno pod względem produkcji, jak i kompromisów, które należy wprowadzić, aby go zainstalować w smartfonie. Soczewki peryskopowe to stosunkowo nowy wynalazek (przynajmniej w kontekście smartfonów), więc wciąż jest wiele do zrobienia.
Dlatego producenci smartfonów stosują różne techniki, aby poprawić jakość zoomu cyfrowego i zminimalizować utratę jakości:
- Korzystanie z czujników o niezwykle wysokiej rozdzielczości: Galaxy S20 od Samsunga wyposażony jest w teleobiektyw 64 MP. Wysoka rozdzielczość oznacza, że jest więcej obrazu do przycięcia, co zwiększa możliwości cyfrowego zoomu.
- Binning pikseli: Łączenie wielu pikseli w jeden superpiksel poprawia jakość cyfrowo powiększonych zdjęć, zamiast po prostu przycinać obraz.
- Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe: w obszarze fotografii te technologie mają obiecujące zastosowanie. Producenci aparatów potrafili wykorzystać je do automatycznego poprawiania jakości zdjęć powiększonych cyfrowo.
Jednak wysoki poziom zoomu cyfrowego nie jest możliwy bez wsparcia zoomu optycznego. Imponujące zoomy 50x i 100x są wynikiem połączenia zoomu optycznego i cyfrowego. Rzeczywisty obiektyw optyczny wykonuje część pracy, a techniki cyfrowe poprawiają jakość zoomu.
Choć Samsung może zwiększać wartości zoomu, to istnieją autentyczne postępy w technologii soczewek, które są podstawą tego zjawiska.
Maksymalne wykorzystanie zoomu
Obecne zainteresowanie powiększaniem aparatów w smartfonach jest intrygujące. Jednak w pewnym momencie staje się to po prostu absurdalne.
Obiektyw z 5-krotnym, a nawet 10-krotnym zoomem optycznym otwiera wiele interesujących możliwości fotografowania dla użytkowników. To także czyni dedykowane aparaty coraz bardziej niszowymi produktami. Dzięki takiemu powiększeniu możesz uchwycić zdjęcia swoich dzieci podczas sportowych zmagań, dzikiej przyrody w ogrodzie czy innych obiektów, do których nie możesz się zbliżyć.
Chociaż zoom cyfrowy nie jest automatycznie czymś negatywnym (zwłaszcza gdy jest używany z umiarem), zbyt duże powiększenie ma swoje wady. Oczywiście dochodzi do utraty jakości obrazu, ale także robienie zdjęć staje się bardziej skomplikowane.
Przy powiększeniu 20x lub 30x (co odpowiada w przybliżeniu 1000 mm w lustrzance cyfrowej) uzyskanie dobrego zdjęcia wymaga niezwykłej stabilności. Najmniejsze drganie może spowodować rozmycie zdjęcia, a obiekt, który próbujesz uchwycić, może wyjść poza kadr.
To również zakłada, że robisz zdjęcie w dobrym oświetleniu. Przy słabym oświetleniu konieczne będzie użycie statywu do smartfona, aby uzyskać wyraźne zdjęcia.
Wygląda na to, że producenci smartfonów będą kontynuować rywalizację w zakresie coraz większych zoomów. Pamiętaj jednak, aby zawsze sprawdzać, jaki jest podstawowy zoom optyczny – to naprawdę ma znaczenie.