В современном смартфоне 3-4 камеры и у большинства людей возникает вопрос, а собственно зачем, почему нельзя использовать одну как в фотоаппарате. Для чего вообще нужен зум думаю все знают, а вот как он реализуется в смартфоне я постараюсь подробно рассказать.
Оптический зум
Вначале о том что такое оптический зум
На приведенной схеме вверху обычный снимок - навел и сфотографировал. А вот если нужно приблизить/увеличить объект, мы отдаляем линзу (оптический центр объектива) от матрицы камеры (светочувствительный элемент камеры, который формирует изображение). Фокусное расстояние (расстояние от матрицы до линзы) увеличивается, соответственно уменьшается угол обзора и на матрицу попадает увеличенное изображение объекта.
Цифровой зум
Но вот незадача, в телефон нельзя засунуть объектив с переменным фокусным расстоянием - размеры устройства не позволяют. Поэтому используются объективы с фиксированным фокусным расстоянием и одним из вариантов решения проблемы является цифровой зум.
Казалось бы проблема решена, но, обратите внимание на матрицу, теперь она освещена не вся а только часть, то есть если вы в 2 раза увеличиваете объект съемки то половина матрицы остается не освещенной (точнее не используемой, мы просто берем кусочек изображения - кроп, и растягиваем его на весь снимок). В итоге конечный снимок резко теряет в детализации. И по мере дальнейшего приближения ситуация пропорционально ухудшается.
Телеобъективы
Чтобы как-то исправить ситуацию производители смартфонов добавили несколько камер с разным фокусным расстоянием. Ниже пример на основе телефона Xiaomi 14T Pro.
Основная камера принимается за однократную, а телеобъектив 2,6 крат. Сразу возникает вопрос, а откуда в смартфоне 60мм пространства и почему расстояния от матрицы до линзы одинаковые а эффект разный (угол обзора). Дело в том, что в объективах используется не одна линза а система из многих линз которые в итоге дают ЭКВИВАЛЕНТНОЕ ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ. Они подобраны так, чтобы обеспечить определённый угол обзора, который в традиционных фотоаппаратах достигается за счёт расстояния между матрицей и линзой.
Соответственно эквивалентное фокусное расстояние основной камеры 23мм а телеобъектива 60мм.
Теперь о том как выбираются кратности телеобъектива, в данном случае 2,6Х (так обычно означают кратность). Почему не 2 или 10? Начнем с меньшей цифры. Любое устройство это набор компромиссов. Матрица для основной камеры качественная, большая и ... дорогая. Если бы на все модули ставили большую матрицу телефон получился бы заметно дороже, поэтому на основной модуль обычно ставят большую, хорошую матрицу а на остальные сильно попроще. В моем случае матрица на телеобъективе примерно в 2 раза меньше чем основная. В итоге, если мы используем цифровое приближение в 2 раза (используем половину площади матрицы) на основной камере и возьмем 2 кратный теле модуль у нас получится одинаковое изображение (по размерам на матрицах)! То есть при таких исходных данных 2 кратный телевик не имеет смысла и производитель выбрал приближение 2,6. Если сделать кроп с основной камеры с такой кратностью то она будет меньше по площади матрицы чем у телевика и он выиграет по качеству изображения.
Дальше о том почему не 10X. Если у вас в смартфоне 2 камеры 1Х и10Х то между ними нужно использовать цифровое увеличение от 1Х до 10Х и при 10Х переходить на телевик. Но если 2 кратное цифровое увеличение не так сильно ухудшает изображение (при хороших условиях съемки) то 3 кратное это совсем не очень, а при 10 кратном цифровом увеличении на итоговом снимке будет размытое "нечто".
Ультраширик
Несмотря на то что благодаря многолетним разработкам смартфонов производители подобрали оптимальное фокусное расстояние для основной камеры, иногда бывает так что не все объекты помещаются в кадр, а отходить некуда, например много людей в небольшом помещении. Для этого в смартфон добавили камеру с ультрашироким объективом. Обычно кратность такого объектива 0,6Х. Конечно, как правило, матрица на него тоже заметно проще основной, плюс к этому из-за большого угла обзора заметно усиливаются оптические искажения. Однако нужный снимок чаще важнее качества.
2 телевика
В более дорогом Xiaomi 14 ultra используется 2 телеобъектива - первый на 3,2Х второй на 5Х. В итоге в телефоне 4 камеры позволяют использовать гибридный зум (сочетание оптического и цифрового) от 0,6Х до 120Х. Второй телевик предназначен для расстояния на котором уже не справляется первый.
Гибридный зум
На данном скриншоте показано колесо прокрутки с гибридным зумом. Красными стрелками обозначены фиксированные оптические расстояния камер, а всё что между ними это цифровой зум. Как происходит зуммирование, вы, например, включили ультраширокую камеру 0,6Х и крутите колесо зума. Сначала используется полностью матрица ультраширика, постеменно уменьшая площадь, и при достижении 1Х кратности, смартфон переключает приложение на основную камеру, потом ситуация повторяется до кратности 2,6X (включается телевик) и так далее до кратности 30Х (в данном смартфоне). Как было сказано ранее, цифровой зум ухудшает фото, но особо нужно обратить внимание на пограничные кратности, в частности если в данном телефоне установить кратность 2,5Х, то это будет означать что телевик еще не включился а кроп с основной камеры достиг минимального размера в 2.5 раза меньше физической матрицы. И если колесо зума передвинуть на еще одно деление до 2,6Х то изображение улучшится, поскольку будет использоваться матрица телевика на 100%. Вывод - по возможности стоит пользоваться кратностью которую дают объективы камер и не использовать цифровой зум. В данном телефоне это 0,6Х - 1,0Х - 2,6Х.
Ai
Разумеется прогресс не стоит на месте и производители развивают возможности камер. В частности совершенствуются алгоритмы улучшения изображения вообще и при зуммировании в частности. В том числе в смартфонах используется искусственный интеллект, что заметно улучшает картинку на большой кратности приближения. Конечно оптику он не заменит, но все же сделает ваши снимки лучше.
Размер матриц
Ну и напоследок пару слов о размерах. Чем больше размер матрицы, тем больше света на нее попадает, тем лучше изображение получится, в том числе при оптическом и цифровом зуммировании. Максимальный на сегодня размер матрицы в смартфонах 1 дюйм. Уточню сразу что дюйм ненастоящий, это принятый у производителей ПРИМЕРНЫЙ размер 17 мм по диагонали(у настоящего 25,4мм). Называется он видиконовский дюйм, а поскольку размер у него каждый производитель трактует как хочет, чаще всего он еще меньше. В частности первая дюймовая матрица фирмы Sony имеет диагональ 15,8мм
Правда большинство производителей смартфонов в 2025 году считают дюймовую матрицу избыточной и ставят в свои флагманы 1/1.3" это где-то 0,77 видиконовского дюйма.
Удачных вам снимков!