Qual é a diferença entre zoom digital e óptico?

O zoom, como muitas especificações de câmeras, é um pouco mais complicado do que as campanhas publicitárias querem que você acredite. Fabricantes de smartphones como a Samsung agora estão ostentando 10x, 50x ou mesmo 100x ampliação. Mas isso é mesmo possível? Vejamos as diferenças entre zoom óptico e digital.

O que o Zoom realmente significa?

O que é zoom e o que significa ter 5x ou 10x? Em termos de física óptica, não muito porque não existe zoom.

A ampliação da lente (quanto uma lente amplia objetos distantes) é uma função de sua distância focal e do campo de visão resultante. Uma lente com uma distância focal maior (em relação ao tamanho do sensor de imagem) tem um campo de visão menor. Isso faz com que objetos distantes pareçam mais próximos do que pareceriam através de uma lente com uma distância focal mais curta.

Existem fatores suficientes em jogo para que as lentes não sejam vendidas com base no quanto elas ampliam os objetos; em vez disso, eles são vendidos com base em sua distância focal.

O marketing da lente grande angular do Huawei P40 Pro afirma que possui um zoom óptico de 0,6x.

O zoom, como o usamos agora, é basicamente um conceito de marketing popularizado por câmeras compactas. Originalmente, era a razão entre as distâncias focais mais curtas e mais longas de uma lente. Assim, uma lente 10mm-100mm tinha zoom 10x, enquanto uma lente 25mm-100mm tinha zoom 4x. Isso significava que uma lente com zoom de 10x não necessariamente fazia as coisas parecerem 10 vezes maiores.

Os fabricantes de smartphones, no entanto, usam o zoom de maneira um pouco diferente. Um zoom de 1x é amplamente aceito como o campo de visão da câmera principal. Smartphones como o iPhone 11 Pro adicionam uma lente ainda mais ampla e chamam de zoom de 0,5x, em vez de redefinir 1x para o novo ângulo mais amplo.

Ao contrário das câmeras compactas, isso significa que você pode esperar basicamente a mesma ampliação aproximada com diferentes smartphones com zoom de 10x.

O Huawei P40 Pro também possui uma lente periscópio com zoom óptico de 5x.

Se você quiser saber mais, confira este artigo sobre como as especificações de zoom são calculadas. Tudo o que você realmente precisa saber, porém, é que o zoom depende da distância focal subjacente de uma lente e do tamanho do sensor – e que é um pouco desconectado da realidade.

Mas qual é a diferença entre zoom óptico e real (vou continuar usando essa palavra por conveniência, mas o que realmente quero dizer é “ampliação aparente” ou “campo de visão relativo mais estreito”)?

Como funciona o zoom óptico

O zoom óptico é quando as propriedades físicas de uma lente ampliam genuinamente objetos distantes. Por exemplo, um telescópio é todo zoom óptico. Se você vê a lua através de um, parece maior. Não há perda de qualidade – os objetos apenas aparecem mais próximos.

O zoom óptico vem de lentes com longas distâncias focais que são pelo menos relativas ao tamanho do sensor da câmera. Uma lente telefoto longa para uma DSLR, como aquelas que você vê fotógrafos esportivos usando em jogos, tem uma distância focal entre 500-1.000 mm. É por isso que eles são tão robustos.

Em câmeras menores, a distância focal pode ser menor. As câmeras compactas podem obter um ótimo zoom óptico com lentes de 100 mm. Eles ainda são bem grandes, mas muito menores do que os tipos de telescópios usados ​​em jogos de futebol.

Nos smartphones, os fabricantes começaram a usar lentes periscópio para melhor zoom óptico. Eles conseguiram colocar lentes de zoom 5x (aproximadamente equivalente à ampliação de uma lente de 100 mm em uma DSLR, muito boa) em seus telefones principais sem torná-los mais grossos. Este é um desenvolvimento genuinamente emocionante.

No entanto, 5x ainda está muito longe de 100x, então, como os fabricantes estão chegando lá com suas reivindicações?

Como funciona o zoom digital

Como mencionamos anteriormente, o zoom é um conceito nebuloso. O zoom digital tira o máximo proveito dessa imprecisão. Em essência, o zoom digital é apenas cortar uma foto para que os objetos pareçam maiores – nenhuma informação adicional da imagem é capturada.

Tire a foto abaixo de um iPhone Xs, por exemplo. Este telefone tem um zoom óptico de 2x, mas um zoom digital de 10x. A foto com zoom tem uma resolução visivelmente mais baixa.

Esse é o problema com o zoom digital. Enquanto o zoom óptico aumenta sem perder a qualidade da imagem, o zoom digital a reduz. E quanto mais você aumenta o zoom, pior fica a qualidade da imagem.

Realçar!

O zoom digital, no entanto, está tendo um momento. O zoom óptico é caro, tanto em termos de custo de produção quanto nas compensações necessárias para adicioná-lo a um smartphone. As lentes periscópio são um desenvolvimento relativamente novo (pelo menos em smartphones), então ainda há algumas descobertas a serem feitas.

Assim, os fabricantes de smartphones estão usando os seguintes truques para melhorar o zoom digital e minimizar a perda de qualidade:

Usando sensores de resolução incrivelmente alta: o Galaxy S20 da Samsung possui uma câmera telefoto de 64 MP. Um sensor de alta resolução significa que há mais imagem para cortar e, portanto, mais zoom digital.
Classificação de pixels: A combinação de vários pixels em um único superpixel oferece melhor qualidade em imagens com zoom digital, em vez de apenas recortar depois.
IA e aprendizado de máquina: estão se mostrando muito promissores na área de fotografia. Os fabricantes de câmeras conseguiram usá-lo para aumentar automaticamente a qualidade das imagens com zoom digital.

Altos níveis de zoom digital, no entanto, não são possíveis sem zoom óptico. Esses loucos zooms de 50x e 100x só são possíveis porque são um híbrido de zoom óptico e digital. Uma lente óptica real faz parte do trabalho pesado, enquanto as técnicas digitais fornecem um zoom mais aparente.

Samsung pode ser aumentando seus números de zoom, mas há melhorias genuínas na tecnologia de lentes subjacentes a parte do hype.

Aproveitando ao máximo o zoom

O foco atual no zoom da câmera em smartphones é interessante. Em um certo ponto, porém, só fica bobo.

Uma lente de zoom óptico de 5x ou até 10x abre muitas opções de fotografia interessantes para as pessoas. Isso também torna as câmeras dedicadas ainda mais uma indulgência de nicho. Com esse tipo de zoom, você pode fotografar seus filhos praticando esportes, a vida selvagem em seu quintal e qualquer outra coisa da qual você não possa se aproximar fisicamente.

Embora o zoom digital não seja automaticamente uma coisa ruim (especialmente quando não é usado em excesso), existem algumas desvantagens em aumentar muito o zoom. Há a perda na qualidade da imagem, é claro, mas também as fotos ficam mais difíceis de tirar.

Com zoom de 20x ou 30x (que é aproximadamente equivalente a 1.000 mm em uma DSLR), você precisa segurar o telefone incrivelmente parado para obter uma boa foto. A menor contração resultará em uma foto desfocada, e tudo o que você está tentando fotografar saindo do quadro.

Isso também supondo que você esteja fotografando com boa iluminação. Com pouca luz, você precisará de um tripé para o seu smartphone para obter qualquer coisa que se assemelhe a uma foto nítida.

Parece que os fabricantes de smartphones continuarão a competir com números de zoom cada vez maiores. Apenas certifique-se de sempre verificar qual é o zoom óptico subjacente – isso é o que realmente importa.