¿Lograrán los teléfonos inteligentes en 2021 un verdadero “zoom”?

Por ejemplo, en solo dos años, desde finales de 2018 hasta finales de 2020, las especificaciones de la cámara principal de los modelos de mil yuanes saltaron de 120.000 píxeles a 180.000 píxeles, y el tamaño CMOS principal de las imágenes emblemáticas Los modelos también aumentaron de "expansión" de 1/2,6 pulgadas y 1/2,3 pulgadas. Por no hablar del aumento del número de cámaras. Después de todo, ¿quién hubiera pensado hace dos años que cuatro o incluso cinco cámaras serían ahora “ubicuas”?

Pero si te decimos que los teléfonos inteligentes actuales no sólo no han logrado avances fundamentales en una tecnología de imagen clave durante mucho tiempo, sino que incluso han retrocedido en comparación con el pasado, ¿puedes pensar en qué es? La respuesta es zoom.

Algunos amigos pueden decir que los teléfonos móviles no tenían capacidades de zoom tan potentes hace dos años. En cuanto a los productos actuales, hay varios con zoom de 60x y zoom ultralargo de 100x. ¿No es esto un progreso tecnológico?

Lamentablemente no, porque de lo que vamos a hablar en realidad es de cómo implementar el "zoom" en los teléfonos inteligentes. En otras palabras, éste es el principio esencial del "zoom".

Las soluciones de retransmisión convencionales en realidad tienen muchos problemas.

¿Cómo lograr disparos con zoom en smartphones? En pocas palabras, existen dos soluciones técnicas principales.

El primero es el "zoom de retransmisión multimáquina" más común en la actualidad. En pocas palabras, significa equipar un teléfono inteligente con múltiples módulos de cámara de diferentes distancias focales y luego cambiar entre ellos para lograr el efecto "zoom".

Por ejemplo, supongamos que un teléfono móvil tiene tres cámaras, la cámara principal es una cámara gran angular con una distancia focal de 25 mm, la cámara auxiliar 1 es una cámara ultra gran angular con una distancia focal de 16 mm, y la cámara auxiliar 2 es una cámara de teleobjetivo con una distancia focal de 50 mm. Luego, al cambiar la lente, este modelo puede lograr un "zoom" de tres distancias focales: 16 mm, 25 mm y 50 mm.

Pero entonces surgen los problemas. En primer lugar, si el usuario desea utilizar una distancia focal entre estas tres distancias focales, ¿cómo satisfacerlo?

La respuesta es sencilla, se consigue utilizando una lente de menor distancia focal y un algoritmo de aumento digital. Por ejemplo, para una distancia focal de 20 mm, el modelo de este ejemplo generalmente cambia a una cámara secundaria ultra gran angular de 16 mm y luego amplía la imagen de acuerdo con una determinada proporción, para una distancia focal de 35 mm, usamos una principal de 25 mm; cámara y luego amplía la imagen.

En comparación con el zoom óptico puro, el zoom digital tiene una pérdida muy grave de calidad de imagen.

Como todos sabemos, el algoritmo de zoom digital o el "zoom digital" en sí causará una pérdida obvia de imagen, por lo que para el "zoom de retransmisión" común, los fabricantes a menudo configuran varios botones de enfoque fijo en la interfaz de la cámara, correspondientes a La distancia focal original de varias lentes. Para permitir a los usuarios utilizar la distancia focal intermedia lo menos posible y evitar el problema de la pérdida de aumento en la distancia focal intermedia.

Las cámaras auxiliares de la mayoría de los teléfonos móviles se reducirán en distintos grados en comparación con las cámaras principales, y los modelos insignia no son una excepción.

En segundo lugar, como acabamos de decir, para la mayoría de los productos de teléfonos inteligentes actuales, solo el tamaño CMOS y el material de la lente de la cámara principal son los mejores, mientras que las cámaras secundarias, como el súper gran angular y el teleobjetivo, serán algo " encogido". Esto significa que una vez que se utiliza la función de zoom, incluso si no es una distancia focal intermedia, el zoom de retransmisión inevitablemente sufrirá el problema de degradación de la calidad de la imagen.

La solución de algoritmo de suela emergente tampoco es perfecta.

Dado que el "zoom de retransmisión" tiene algunos problemas, como la degradación de la calidad de imagen de la cámara secundaria y la pérdida de aumento digital en la distancia focal media, ¿existe una solución de zoom que pueda resolver estos dos? deficiencias?

No hace falta decir que realmente lo hay. Este es el “zoom de fusión de suela” que Samsung trajo al Galaxy S20/S2 a principios de este año.

¿Lo encontraste? Sí, a diferencia del diseño tradicional de "zoom de retransmisión", la "cámara secundaria de teleobjetivo" del Galaxy S20/S2 tiene el mismo tamaño que la cámara principal y tiene píxeles más altos que la cámara principal. Y sus "teleobjetivos secundarios" en realidad no son teleobjetivos en absoluto, porque su distancia focal es en realidad sólo 2 mm más larga que la lente principal.

Esto significa que para el Galaxy S20/S2, su llamado "zoom" es en realidad un efecto de "algoritmo" basado en la fusión de las lentes principal y auxiliar, cálculo de IA y recorte de píxeles altos. de la suela de la lente auxiliar.

Sin embargo, debido al diseño de zoom especial de Samsung, las especificaciones CMOS de la cámara secundaria en sí son mucho más altas que las soluciones convencionales (cámaras secundarias) de la industria. Incluso para el efecto de zoom logrado mediante algoritmos, tomando como ejemplo el sistema de puntuación DxOMark, la puntuación de zoom del Galaxy S2 (81) en realidad está por delante del Galaxy S1 (68) y el iPhone 11 Pro Max (74), que utilizan pequeñas Píxeles inferiores y bajos. Una cámara secundaria y una verdadera lente bifocal para la cámara. La teoría resultante demuestra que este diseño poco convencional funciona.

Y debido a que el extremo teleobjetivo del Galaxy S20/S2 se implementa esencialmente en base al algoritmo de todo el proceso, puede evitar el tradicional "zoom de retransmisión" donde la calidad de la imagen es mejor en una distancia focal específica. pero no en otras distancias focales. La experiencia del usuario de calidad de imagen degradada.

Sin embargo, aunque este zoom de fusión de doble suela puede ser mejor que el zoom de relevo normal, todavía no es la solución de zoom más ideal.

Debido a que no existe una lente de zoom óptico real, no importa qué tan grande sea el número base o qué tan altos sean los píxeles, la imagen fusionada se hará más pequeña gradualmente a medida que se amplía (se hace zoom).

¿El verdadero zoom óptico continuo renacerá el próximo año?

Dicho todo esto, ¿qué tipo de diseño puede realmente lograr un zoom de disparo continuo y que la calidad de la imagen nunca se degrade durante el proceso de zoom? Es muy simple, es un diseño de "zoom óptico continuo".

El llamado zoom óptico continuo, como su nombre indica, consiste en utilizar directamente una sola cámara de periscopio con múltiples conjuntos de lentes de zoom óptico para lograr todo el proceso de zoom desde el extremo gran angular hasta el teleobjetivo. fin.

Durante este proceso, el CMOS no cambia, por lo que no habrá problema de reducción de la calidad de la imagen debido a la contracción de la "cámara secundaria" en comparación con la cámara principal. Básicamente, no hay necesidad de algoritmos de zoom adicionales, por lo que la resolución de la imagen puede, en principio, permanecer constante para lograr el mejor rendimiento de calidad de imagen de zoom.

¿Es esto una cámara? No, este es un teléfono celular.

Lo más importante es que el "zoom óptico continuo" no es el último diseño en absoluto. Apareció en la industria de la telefonía móvil hace muchos años. Ya en 2007, Sony Ericsson lanzó el SO905iCS, un teléfono con cámara de 5 megapíxeles con zoom óptico antivibración de triple periscopio incorporado. El rango de zoom es de 4,5 a 13,5 mm y la apertura variable es de F2,8 a F5,4. Eso sí, no es un smartphone. En el mejor de los casos, puede considerarse como un precedente para el zoom de periscopio en los teléfonos con cámara.

En 2015, ASUS insertó con éxito una lente óptica de periscopio de zoom continuo de 10 chips con triple aumento de teleobjetivo y estabilización de imagen óptica OIS en teléfonos Android a través de la cooperación con el fabricante óptico japonés HOYA. No solo es mucho más complejo que los lentes actuales de los teléfonos inteligentes convencionales, sino que también es el primero en lograr un zoom óptico continuamente variable de longitud focal de 1 a 3x en modo Android sin ayuda de algoritmo.

ASUS personalizó un módulo de 10 lentes de zoom continuo para Zenfone Zoom.

Hasta cierto punto, podemos decir que el diseño del “verdadero zoom óptico” de los teléfonos inteligentes ya tiene una solución preparada. Sin embargo, la razón por la cual este diseño, que de hecho es bueno para la calidad de la imagen, generalmente no fue seguido posteriormente puede deberse a preocupaciones sobre su costo y grosor del cuerpo. Por otro lado, puede ser que cuantas más cámaras haya, más aterrador parezca.

Afortunadamente, a medida que los consumidores exigen las capacidades de imagen de los teléfonos inteligentes, gradualmente han regresado a la esencia de la calidad de imagen y la experiencia de disparo simplemente con "más lentes" y "más píxeles". hizo los preparativos correspondientes.

En primer lugar, a principios de este año, vivo lanzó un concepto de teléfono móvil llamado APEX 2020. Está equipado con dos cámaras, una de las cuales está equipada con una cámara micro cardán desarrollada por vivo y la otra es un teleobjetivo con diseño de zoom óptico continuo. Obviamente, los cardanes sin espejo ahora tienen los productos de las series X50 Pro y X60 de dos generaciones recién lanzados, por lo que no podemos evitar preguntarnos cuándo vivo producirá en masa lentes con zoom óptico continuo.

En segundo lugar, en julio de 2020, el analista de valores Guo Ming predijo que Apple tendrá al menos un modelo de iPhone en el futuro con un diseño de zoom óptico de periscopio. Y lo que es más importante, ya en 2015, una patente de diseño expuesta mostró que Apple había dominado algunas tecnologías relacionadas para lentes de zoom óptico continuo, e incluso completó el diseño de antivibración óptica para lentes de periscopio. Solo porque algunas partes clave de este diseño han encontrado obstáculos de patentes que no se pueden sortear, el iPhone no ha podido deshacerse del diseño de zoom óptico de retransmisión.

Patente de diseño de estructura de lente de zoom continuo de Apple

Según informes publicados por el medio extranjero DigiTimes, parece que Apple finalmente ha decidido utilizar un mejor diseño de zoom óptico continuo para reemplazar el plan de zoom multicámara existente. Para ello, solicitarán autorización a fabricantes como Samsung y LG, o eludirán las restricciones de patentes mediante servicios de fundición.

A juzgar por la información relevante actual, es probable que al menos vivo y Apple puedan revivir el diseño del zoom óptico continuo, o ya se están preparando para ello. Y considerando su posición en la industria, parece que podemos esperar una nueva ola de cambios en el diseño del zoom de los teléfonos inteligentes en el futuro.