Что такое зум в фотоаппарате — 3 технологии приближения

В современной цифровой технике поставленные задачи решают, внося изменения в аппаратную и/или программную часть. Зуммирование в этом плане не является исключением. Обоснуем, что такое оптический и цифровой зум в фотоаппарате, как приближение влияет на качество снимков. 

Что такое зум в фотоаппарате: немного истории и теории 

Зум в фотоаппарате — это функция, которая позволяет изменять масштаб изображения, приближая или отдаляя объекты, не требуя перемещения самого фотографа. Зум может быть оптическим или цифровым.

Оптический зум работает за счёт механического перемещения линз в объективе. Это позволяет изменять фокусное расстояние и увеличивать изображение, сохраняя при этом качество. Оптический зум измеряется в кратности (например, 3x, 10x), что указывает на то, насколько максимальное увеличение изображения больше минимального.

Цифровой зум работает путём масштабирования центральной части изображения без физического изменения оптики. Это достигается программным управлением, но при этом может снижаться качество изображения, так как фактически происходит увеличение разрешения за счёт интерполяции пикселей.

Оба типа зума используются для гибкой съемки, позволяя выбирать между широкоугольными и телеобъективными перспективами без необходимости менять объективы или перемещаться. Оптический зум обычно предпочтительнее за счёт сохранения качества изображения.

При фотографировании удаленного объекта зуммирование дает возможность получить картинку с большей детализацией. Технология появилась давно, успешно работала еще на этапе появления первых цифровых мыльниц. Сейчас в характеристиках указывают, например, оптическое увеличение 3х, означающее, что минимальное фокусное расстояние (ФР) меньше максимального в 3 раза. Фотоаппарат с зумом 3х может продаваться с объективом, у которого ФР, к примеру, 18-55 или 70-210 мм. Один и тот же зум бывает у линз для портретной и пейзажной съемки.

Линзы съемных объективов обычно могут приближать в 3-4 раза. Если речь идет о широкоугольных оптических системах — и того меньше. Для корректировки ФР фотограф крутит кольцо на оправе фотообъектива или пользуется элементом управления, который дает команду моторчику на изменение кратности приближения.

Фотообъективы категории «Фикс» работают только на одном ФР, приближать они не могут.

Для съемки сильно удаленных объектов существует отдельная категория фотоаппаратов с несъемными объективами. Оптическое увеличение ультразума порой превышает 50 или даже 100х.

Приближать умеют не только цифровые, но и пленочные фотокамеры. От устройства светочувствительного элемента зуммирование не зависит. 

Виды зуммирования 

Для приближения объектов в фотосъемке используют следующие виды зуммирования:

• Оптическое — изменение положения линз;
• цифровое — обрезка кадра и растягивание полученного фрагмента до нужного размера;
• гибридное — последовательное применение обеих технологий.

Каждый вариант со своими плюсами и минусами. Наиболее эффективно гибридное зуммирование, но даже профессиональным фотографом обычно хватает оптического. 

Интернет Илона Маска: Что такое Starlink — установка терминала в 4 этапа 

Аппаратный оптический зум 

Цифровые технологии развивать проще, чем совершенствовать оптику, но результат порой разочаровывает. Чтобы фото в стиле макро впечатляли, лучше использовать оптический зум. Суть технологии в том, что смещение линз в объективе обеспечивает приближение картинки. Камера до фотографирования «включает лупу», а затем на карту памяти записывается снимок без потери качества. Когда оптическое увеличение составляет десятки единиц, это может негативно отразиться на качестве фотографий. Сложные многолинзовые системы хуже пропускают свет. Проблема решается раскрытием диафрагмы, но ультразумы редко продаются со светосильными объективами на f/1.8 или f/1.2. Часто приходится выбирать между светосильными стеклами для шикарного боке и линзами для многократного увеличения.

С увеличением максимального ФР светосила съемных фотообъективов имеет склонность к уменьшению, например:

Программное приближение 

Разберемся, что такое программный цифровой зум в фотоаппарате. В этом случае производится приближение нужного фрагмента уже после фотографирования. При зуммировании пейзажа в кадр попадает лишь часть панорамы. Программное обеспечение выполняет обрезку этого фрагмента и растягивает его в пределах количества мегапикселей, соответствующего разрешению фотоматрицы. Если мегапикселей хватает — получаются фотографии достойного качества.

Поскольку цифровая технология никак не привязана к количеству линз в объективе, проблемы с дефицитом света не наблюдается. С другой стороны, профессиональный фотоаппарат с матрицей в 30-50 Мп может не вписаться в бюджет покупки. В случае бюджетной матрицы использование цифрового зуммирования приводит к потере резкости, размытости изображения. 

Интересная статья: Как пользоваться зеркальным фотоаппаратом: 3 этапа до нажатия кнопки затвора

Смешанный гибридный зум 

Для обеспечения максимального увеличения порой применяют обе технологии: оптическую и цифровую. В таком случае говорят о гибридном зуммировании. В основном такой вариант продвигают производители смартфонов, активно используя в рекламе. В характеристиках фотоаппаратов пишут отдельно значения оптического и цифрового зума. Для получения общей кратности увеличения нужно перемножить цифры.

Технология реализована, например, в ультразуме Canon SX70 HS. У него оптическое приближение — 65х и цифровое — 4х. При перемножении получается 260х. Зум такой кратности вряд ли понадобится. К тому же при таком приближении качество фотографий ухудшится.

Для дополнительного увеличения также используют оптические телеконверторы — линзы, которые устанавливают между фотоаппаратом и объективом. Конверторы обычно дают дополнительное увеличение на 1,4х или 2х. 

Недостаток тот же самый, что и при оптическом зуме — уменьшение количества света, попадающего на фотоматрицу. Приходится увеличивать ISO и ставить камеру на штатив, чтобы избежать шевелений.

Как работает зум или в чем суть технологий приближения 

Работа оптического зума основана на изменении положении линз в объективе. Стекла преломляют свет таким образом, что изображение увеличивается с заданной кратностью.

Работу цифрового зума можно сравнить с «приближением» картинки в графическом редакторе без лупы. Например, есть снимок 2000х2000 пикселей. Нужно увеличить фрагмент 500х500. Для этого: выделяем его, вырезаем, меняем разрешение с 500х500 на 2000х2000. Получаем нужный фрагмент в исходном разрешении 2000х2000. Качество изображения при этом может серьезно пострадать.

Модная технология: Что такое ChatGPT в 3 словах: принципы, регистрация, функциональность

Плюсы и минусы зума 

Преимущества оптического зуммирования:

1. Увеличение картинки без потери качества — полезная опция для фотографов, которые снимают, например, спортсменов на стадионе или животных в дикой природе. Получаются фотографии с высоким разрешением и впечатляющей четкостью.
2. В создании фото не участвуют программные алгоритмы, связанные с интерполяцией — получением недостающей информации на основе соседних пикселей. Такой софт может негативно влиять на качество изображения.

Недостатки:

• Объективы с высоким оптическим зумом дороже и тяжелее.
• При сильном приближении падает пропускная способность фотообъектива. Сложно снимать в сумерки или при плохом искусственном освещении. 

Преимущества цифрового зуммирования:

1. Возможность приблизить объект съемки без громоздкого объектива.
2. Использование технологии не влияет на пропускную способность фотообъектива. Увеличение происходит уже после нажатия на кнопку затвора и фиксации картинки на фотоматрице.

Недостаток один, но существенный — возможно ухудшение качества фото: падение резкости, появление зернистости и т.п.

Одноименная приложуха: Как пользоваться Zoom: 10 подсказок — настройки, функции, где зарегистрироваться

Критерии выбора ультразума

Камеры для фотографирования с дальней дистанции выбирают по тому же алгоритму, что и обычные. Учитывают эргономику, вес, величину матрицы, аккумулятор, стабилизацию. В фокусе внимания должны быть 3 вещи: кратность зуммирования, разрешение сенсора и светосила объектива. Людям, которые предварительно почитали о работе зума в фотоаппарате, изучили что это такое, оценили плюсы и минусы, определиться с выбором проще.

Ультразумы стоят недорого. Зачастую их покупают начинающие фотолюбители, которые планируют пробовать снимать детей и взрослых, природу и портреты с разных расстояний, экспериментировать с выдержками, диафрагмами и ISO. В этом случае ультразум обойдется в разы дешевле системной камеры с несколькими съемными объективами.

Познавательная статья: Как выбрать объектив для фотоаппарата