Неужели линзы произвольной формы, которые надувают производители, действительно так хороши?

Камеры для мобильных телефонов продемонстрировали отчетливую тенденцию за последние два года: сверхширокоугольные камеры становятся все сильнее и сильнее, а супертелеобъективов больше нет.

Наблюдая за флагманской машиной 2021 года, найти эту закономерность несложно. Большинство мобильных телефонов либо напрямую кастрировали ультрателеобъектив, либо уменьшали соответствующую конфигурацию. Ультра-широкоугольный объектив привлек больше внимания, чем раньше: головки с микропанелями, сверхвысокие подошвы с теми же характеристиками, что и основная камера, а также специальные объективы произвольной формы и другие функции появляются на все большем количестве мобильных телефонов.

Благодаря благословению этих новых технологий и нового оборудования качество изображения сверхширокоугольных объективов мобильных телефонов совершило качественный скачок.

Но по сравнению с обычными датчиками, такими как IMX766 и IMX586, «объектив произвольной формы» все еще остается нечетким понятием для большинства пользователей. Он по-прежнему эксклюзивен для нескольких флагманских телефонов, таких как Huawei Mate40 Pro +, серии OPPO Find X3, серии OnePlus 9 и т. Д.

С точки зрения управления искажениями, действительно ли объектив произвольной формы так же волшебен, как в рекламе? Каков его принцип реализации? Повлияет ли это на перспективу сверхширокого угла? Об этом и пойдет речь в этой статье.

Откуда берутся искажения объектива

Прежде чем разбираться в объективе произвольной формы, нам нужно знать, как возникает искажение изображения.

Прежде всего, должно быть ясно, что искажение объектива – это своего рода аберрация, которая не влияет на четкость изображения. Просто искаженные предметы влияют на восприятие и теряют реалистичность.

Например, на картинке ниже здание слева явно деформировано, и кажется, что земля неровная. Исправленное изображение справа близко к тому, что на самом деле видит невооруженный глаз.

Почему возникает искажение?

Мы знаем, что линза состоит из нескольких линз (линз). Свет проходит через различные линзы и, наконец, достигает сенсора, формируя изображение.

Однако увеличение линзы изменяется при изменении угла между лучом и главной осью. Проще говоря, когда свет проходит перпендикулярно главной оси, обычно нет искажений. Чем дальше свет от главной оси, тем больше угол при прохождении через него и тем более очевидным будет искажение.

Практически все объективы не могут избежать искажения. Распространенные искажения можно разделить на два типа: бочкообразное искажение и подушкообразное искажение.

Как следует из названия, бочкообразное искажение приведет к выпуклости прямых линий к краю, который выглядит как бочка для вина, что чаще встречается в широкоугольных объективах. Искажение подушки приведет к тому, что прямая линия будет вмятина внутрь, напоминая подушку, что чаще встречается на телефото конце.

Например, когда мы делаем групповую фотографию с широкоугольным объективом, часто возникает бочкообразное искажение, в результате чего нецентральное лицо растягивается и деформируется, и оно выглядит толще.

В эпоху традиционной фотографии метод устранения искажения заключается в основном в использовании инструментов редактирования фотографий, таких как PS, для исправления искажения. Зачастую это позволяет добиться хороших результатов.

Но в эпоху мобильной фотографии люди хотят упростить процесс фотосъемки и уменьшить громоздкую пост-ретушь. Поэтому производители мобильных телефонов начали вникать в алгоритм устранения искажения, пытаясь автоматически исправить искажение при формировании пленки.

До запуска Huawei Mate40 Pro + прошлой осенью он предлагал новую идею для защиты от искажений сверхширокоугольного объектива мобильных телефонов.

Принцип линз произвольной формы

Выше мы упоминали, что искажение в основном вызвано разницей в увеличении системы линз. Таким образом, улучшение конструкции линз с физического уровня, несомненно, является эффективным решением.

Как это улучшить? Ответ – дизайн поверхностей произвольной формы.

Если у вас миопия высокой степени, вы должны были слышать о линзах произвольной формы, когда носите очки. За счет использования неосесимметричных, нерегулярных и сложных изогнутых поверхностей линзы произвольной формы избавляются от недостатков традиционных линз, таких как узкое поле зрения, искажение и размытость по высоте линзы.

Этот вид линзы находится между сферической поверхностью и асферической поверхностью, и оптический принцип, связанный с этим, очень неясен. Что нам нужно знать, так это то, что его нерегулярная и свободная изогнутая поверхность позволяет лучам под разными углами проходить через главную ось, сохраняя при этом приблизительное увеличение и минимизируя аберрации.

Проще говоря, пользователи очков могут использовать линзы произвольной формы, чтобы видеть более широкое и четкое зрение. В то же время линзы легкие и тонкие, что можно охарактеризовать как «сочетание множества талантов».

Однако обработка высокоточных линз произвольной формы является сложной и дорогостоящей. Обычно существуют на рынке высококачественных индивидуальных очков. Например, высококачественные линзы для вождения и прогрессивные линзы Zeiss имеют поверхность произвольной формы.

Фактически, линзы произвольной формы используются не только в индустрии очков, но и в оптических областях медицины, проекции, печати и сканирования. Область оптического освещения используется более широко, а конструкция поверхности произвольной формы может значительно повысить равномерность освещения.

Из приведенного выше описания можно видеть, что линза с произвольной поверхностью имеет превосходный эффект на уменьшение аберраций, то есть уменьшение искажения. Для производителей мобильных телефонов, страдающих от сверхширокоугольного искажения, этот дизайн, несомненно, заслуживает изучения.

Однако из-за ограниченного объема модуля камеры мобильного телефона и сложной укладки внутренних компонентов высокие требования предъявляются к конструкции и технологии изготовления линз произвольной формы.

Huawei Mate40 Pro + – это первый «мобильный телефон, поедающий крабов», предлагающий «первые в мире линзы произвольной формы». По словам закулисного дизайнера, доктора Чанлуна Хоу из Университета Ханчжоу Дяньцзы, они начали экспериментировать с объективами произвольной формы в 2018 году, и после неоднократных проверок через два года у них наконец появился Mate40 Pro +.

В 2021 году OPPO и OnePlus также последовательно представили мобильные телефоны с линзами произвольной формы, которые неоднократно рекламировались как основные точки продаж. Например, OnePlus Лю Зуоху неоднократно приветствовал объектив произвольной формы на Weibo, говоря, что он может уменьшить искажение до менее 1% и является лучшим партнером для сверхширокоугольного объектива.

Судя по данным пропаганды, вроде неплохо. Однако последнее слово остается за фактическим эффектом и сильным восприятием.

Эффект линзы произвольной формы кажется преувеличенным.

В качестве примера возьмем OnePlus 9 Pro, которым я пользуюсь более двух месяцев. Если вы возьмете камеру без легированного алгоритма в качестве эталона, способность OnePlus 9 Pro контролировать искажения на сверхшироком угле очевидна.

Например, на картинке ниже бочкообразное искажение дверной рамы лифта, снятое камерой, очень очевидно, но у OnePlus 9 Pro такой проблемы нет.

В этой сцене кадр телевизора, сделанный камерой, уже претерпел значительные искажения, в то время как изображение OnePlus 9 Pro по-прежнему имеет прямые линии.

Так можно ли считать, что объектив произвольной формы может полностью устранить бочкообразное искажение?

Ответ не обязательно. Во-первых, мы не уверены, задействован ли алгоритм защиты от искажений или насколько сильно задействован сверхширокий угол обзора OnePlus 9 Pro. Другими словами, вся заслуга в подавлении искажений не обязательно связана с линзами произвольной формы. Во-вторых, искажение сложно устранить на 100%, и его можно уменьшить только до определенного предела, который нелегко обнаружить.

Возможно, мы сможем изменить наше мышление и сравнить OnePlus 9 Pro с мобильным телефоном с чистым алгоритмом защиты от искажений, и, похоже, мы сможем узнать, сильны ли преимущества линз свободной формы или нет.

При сравнении с Xiaomi 11 Ultra с включенным сверхширокоугольным алгоритмом коррекции искажений видно, что OnePlus 9Pro явно победил. Но это сравнение нечестно, ведь сверхширокоугольное фокусное расстояние Mi 11 Ultra шире, конечно, искажения будут серьезнее.

Так как же он сравнивается с iPhone 12 Pro Max, у которого относительно близкое фокусное расстояние? Ответ может быть неожиданным.

Давайте посмотрим на фотографии до и после включения коррекции искажений на iPhone 12 Pro Max. В той же сцене добавление алгоритма коррекции искажений делает бочкообразное искажение почти невидимым.

По сравнению с OnePlus 9 Pro, хотя сверхширокое поле зрения iPhone 12 Pro Max шире, при отличном алгоритме его искажения не очевидны. Трудно сказать, что у первого лучше подавление искажений.

Другой пример – следующая сцена, оба одинаково превосходны в подавлении искажений, и даже чистый алгоритм iPhone 12 Pro Max даже лучше. Край стены (обозначен красной рамкой), сделанный OnePlus 9 Pro, немного искажен.

Таким образом, перед лицом отличных алгоритмов преимущества антидисторсии линз произвольной формы не столь очевидны. С этой точки зрения эффективность линз произвольной формы кажется преувеличенной.

Линзы произвольной формы не ослабляют чувство перспективы

Причина, по которой люди используют сверхширокоугольную съемку, заключается не только в том, чтобы снимать более широкую сцену нажатием кнопки спуска затвора, но и для получения уникального визуального удовольствия, доставляемого чувством перспективы.

Например, если объектив поднят для съемки деревьев или зданий, кажется, что объект вот-вот упадет, что оказывает сильное визуальное воздействие. Это называется перспективным искажением (также называемым линейным искажением).

Хотя перспектива по сути является своего рода деформацией, такая деформация соответствует законам природы и тому, что на самом деле видит человеческий глаз. Проще говоря, он следует правилу «почти большой, далеко маленький». Он широко использовался в живописи, а позже стал важным языком фотографии.

Итак, будут ли линзы произвольной формы препятствовать передаче перспективы?

Ответ – нет. Сверхширокоугольный объектив с линзой произвольной формы может обеспечить отличный эффект подавления бочкообразного искажения, но не устранит искажение перспективы.

Если вы хотите устранить искажение перспективы, вы можете размещать объектив только параллельно объекту во время съемки. Рассчитывать на линзы произвольной формы для их устранения нереально.

Смысл линз произвольной формы – это больше, чем защита от искажений

После проведенного выше анализа вы обнаружите, что линзы произвольной формы настолько же волшебны, сколь и не рекламируются. Эффект анти-искажения неотличим от превосходного алгоритма, и искажение перспективы не будет устранено, так в чем же его смысл?

Первое, что можно определить, это то, что подавление искажений с помощью оптического оборудования теоретически более стабильно, чем программные алгоритмы. Особенно при видеосъемке алгоритму сложно исправлять искажения в реальном времени, и на этом этапе раскрывается аппаратное преимущество линз произвольной формы.

Что еще более важно, это легкость линз произвольной формы, которая дает больше места конструкции модуля камеры мобильного телефона.

За счет введения поверхности произвольной формы можно сделать структуру оптической системы более компактной, легкой и с меньшим количеством оптических компонентов. Следовательно, в аналогичном объеме нанесение поверхностей произвольной формы может повысить коэффициент использования пространства модуля камеры.

Например, пусть в сериях OPPO Find X3 и OnePlus 9 Pro будет возможность использовать датчик подошвы IMX 766 на уровне основной камеры для дальнейшего повышения качества изображения.

Однако линзы произвольной формы с поверхностью имеют низкий выход, сложный процесс и дорогое оборудование, поэтому стоимость относительно высока. В настоящее время существует относительно немного мобильных телефонов, оснащенных линзами произвольной формы, и можно использовать только сверхширокоугольный объектив с наиболее серьезной проблемой искажения.

Можно предсказать, что при снижении стоимости линз произвольной формы, будь то основной объектив или телеобъектив, может применяться технология поверхности произвольной формы. При подавлении искажений остается больше места для штабелирования оптических систем.

Так же, как сейчас лозунги производителей мобильных телефонов «двойная основная камера» и «три основные камеры», возможно, мы сможем увидеть мобильные телефоны с «двойной линзой произвольной формы» и даже «тремя линзами произвольной формы» в ближайшем будущем. будущее.

# Добро пожаловать, чтобы подписаться на официальный аккаунт Aifaner в WeChat: Aifaner (идентификатор WeChat: ifanr), более интересный контент будет предоставлен вам как можно скорее.

Ai Faner | Исходная ссылка · Посмотреть комментарии · Sina Weibo