Smartphone-kamerakonkurrencen har altid været et talspil. Hvilken virksomhed kan prale af flest megapixels, kameraer eller (i stigende grad) zoom? Når det kommer til fysikkens love, går optisk zoom og tynde telefoner bare ikke hånd i hånd.
I juli 2020 var det var rygtet at Apple måske tilføjer et periskop-teleobjektiv til en fremtidig iPhone. Periscope-objektiver har eksisteret i et stykke tid, og de omgår pænt de størrelsesproblemer, traditionelle teleobjektiver har.
Her er, hvordan de fungerer, og hvad det betyder for fremtiden for smartphone-industrien.
Indholdsfortegnelse
I fotografi er størrelsen afgørende
De største begrænsninger med fotografering har altid været fysiske, snarere end teknologiske. Der er nogle optiklove, du bare ikke kan konstruere dig igennem. Det er derfor, DSLR og spejlløse kameralinser er så store og tunge. For at give lange brændvidder og brede blændeåbninger skal objektiverne selv have en vis størrelse.
For eksempel skal et objektiv med en brændvidde på 200 mm og en maksimal blænde på f/2.8 have et frontlinseelement, der er mere end 70 mm (eller 3 tommer) bredt. Og det inkluderer ikke nogen fremstillingsmæssige overvejelser.
Smartphone-kameraer har de samme begrænsninger, men i meget mindre skala. Fordi de har mindre sensorer, får de mere forstørrelse fra kortere brændvidder. Der følger dog mange afvejninger med denne ordning.
iPhone 11 Pro har for eksempel et 52 mm, fuld-frame-ækvivalent teleobjektiv, som egentlig kun er et 6 mm. Det betyder, at hvis du vil tage det samme billede med et professionelt DSLR, skal du bruge et 52 mm objektiv. Fordi iPhones telefotokamerasensor er 1/3,6 tommer stor (omkring 5 mm diagonalt), får du tilsvarende forstørrelse.
Producenterne begynder dog at løbe ind i problemer. Du kan ikke krympe kamerasensorer meget mindre, uden at afvejningen bliver uoverskuelig. Små sensorer klarer sig meget dårligere i svagt lys og har det sværere med højere opløsninger.
Hvis Apple ville have mere zoom i iPhone, kunne det (i teorien) halvere størrelsen på sensoren. Men det ville sandsynligvis være dyrt at producere og forfærdeligt at bruge.
Den bedre mulighed er at øge størrelsen af objektivet.
Omgå problemet
Forøgelse af størrelsen på et objektiv kommer også med problemer. iPhone 11 Pro er kun 8,1 mm tyk. Selvom et objektiv med en brændvidde på 6 mm ikke behøver at være nøjagtigt 6 mm langt, skal det være tæt på. Så det vil stadig optage en betydelig mængde af den tilgængelige plads på en smartphone. Der er bare ikke plads nok til at tilføje et 12 mm objektiv til en telefon, der kun er 8 mm tyk.
Medmindre du gør det sidelæns.
En periskoplinse fungerer meget som et periskop på en ubåd. Lys kommer ind i frontelementet og reflekteres derefter 90 grader af et vinklet spejl. Den passerer gennem andre linseelementer, før den rammer kamerasensoren og optages derefter som et foto. Ved at ændre retningen, som lyset bevæger sig i, behøver længere linser ikke at være så dybe, fordi de kan være brede.
For telefonproducenter er dette en alvorlig fordel. Det er meget mere praktisk at finde den nødvendige plads til et længere teleobjektiv horisontalt, end det er at krympe sensoren eller lave en tykkere telefon.
På denne måde er producenterne ikke begrænset til 50 mm-ækvivalente objektiver med 2x optisk zoom (eller, med et tryk og med en vis tvivlsom markedsføring, 3x). Det gør 100 mm- (omkring 5x zoom) eller endda 200 mm-ækvivalente (omkring 10x zoom) objektiver muligt.
Selvfølgelig er der stadig afvejninger, og teknologien er ny, men den springer pænt over den største begrænsning ved at tilføje optisk zoom til en smartphone.
Digital versus optisk zoom
Nu, hvis du tænker, at din iPhone allerede har en 10x zoom, ville du have ret, men også meget forkert. Der er en grund til, at vi mest har henvist til brændvidde i stedet for zoommultiplikatorer.
Dette skyldes, at der er en vigtig sondring mellem optisk og digital (eller forbedret, superopløsning, rum- eller AI-assisteret) zoom. Med optisk zoom er forstørrelsen et resultat af de optiske egenskaber af et objektiv med en længere brændvidde. Fjerne objekter ser virkelig tættere ud, som om de blev set gennem et teleskop, uden tab i billedkvalitet.
Denne 10x zoom på en iPhone er blot en tæt beskæring af 2x zoom.
Digital zoom, i dens mange afskygninger, er bare en smart måde at sige, at et billede er beskåret, så det ligner et zoomet billede. Indrømmet, digital zoom er nået langt. Med højmegapixelsensorer, “binning” (flere pixels behandlet som en enkelt, stor pixel) og bedre opskaleringsalgoritmer får producenterne bedre resultater.
Alligevel er det virkelig det samme som bare at tage et billede og beskære det senere. Du får ikke ægte forstørrelse, og der vil altid være et tab i billedkvalitet, når du zoomer yderligere ind.
Selvfølgelig kan du ikke bygge en marketingkampagne omkring den smule sandhed.
Periscope linser er tilgængelige
Apple vil ikke være den første til at deltage i periskopfesten. Kinesiske producenter (især Oppo og Huawei) har leget med dem i flere år. Huawei P40 Pro+ med fem kameraer har et 10x periskop-teleobjektiv, der svarer til et 240 mm-objektiv på et full-frame-kamera.
Vidvinkelkameraet i Huawei P40 Pro.
Den mere udbredte Samsung Galaxy S20 Ultra har et 5x telefoto-periskopobjektiv, der omtrent svarer til en 100 mm. Samsungs overdrevne markedsføring gør dog sit bedste for at sløre denne info for nogle virkelig latterlige multiplikatorer.
Periskopet med 5x optisk zoom. Tjek billedkvaliteten!
Ligesom så mange andre telefonfunktioner, selvom Apple ikke var den første, vil den stadig lave et kæmpe sprøjt, når den kommer på markedet. Jeg tror, vi roligt kan antage, at mellem nu og når den eventuelle iPhone-med-et-periskop-objektiv lanceres, vil dette blive en meget mere eftertragtet funktion.