Dual camera optical zoom technology explained

Dual camera smartphone technology certainly isn’t new anymore, but we are seeing a new trend emerge whereby manufacturers are offering “optical zoom” capabilities inside their smartphones. Two notable models touting this feature are Apple’s iPhone 7 Plus and the new OnePlus 5. If you’ve been wondering exactly how this technology works and if these phones really offer optical zoom capabilities, then you’ve come to the right article.

The smartphone zoom problem

Before delving into the specifics of how this works, it’s probably best to recap why manufacturers have felt the need to offer optical zoom capabilities inside a smartphone. Unlike DSLR lenses with variable focal length lenses or point-and-shoot cameras with zoom lenses, smartphone cameras are stuck with small, fixed lenses. This means that a smartphone camera’s focal length is fixed, leaving no option but to rely on digital zoom to close in on details in an image.

However, digital zoom isn’t much good for anything more than minor zoom-ins, as we are stuck with a limited resolution and set field of view for near and far details, meaning that a pixel can only capture so much detail at a distance. This limitation is why images appear pixelated as you zoom in, and it’s exactly the same as simply magnifying the image in a gallery app post shutter.

Variable lenses, such as those found in DSLR setups, allow for an adjustable focal length and therefore field of view too. A longer focal length narrows the camera’s field of view, but this means that the same limited resolution image sensor captures its detail over a smaller area, so each pixel represents a finer point in space. This is why optical zoom doesn’t suffer from the same pixelation problems as digital zoom.

Dual lenses offer a hybrid solution

When it comes to dual camera smartphones with a “telephoto” lens, we’re actually looking at two sensors, each with a lens pairing that offers up fixed, but different, focal lengths. For example, one may offer a 24 mm focal length and the other 36 mm, giving us 1.5x worth of “optical zoom” potential. Of course there is no real zoom going on as no parts are moving, but the end result is the same, so we’ll continue using that term. The sensor sizes, pixel sizes, and lens aperture may also vary between sensors, which of course will have their own influences on image quality from each camera.

As well as offering up more detail at a distance, these dual camera setups also allow for advanced HDR processing that we’ve seen from other multi camera configurations. Even if the exact image details aren’t being shared with the final image, additional light and dark data can be used to bolster dynamic range processing, improving the look of the final image regardless of zoom level.

Tìm hiểu về công nghệ zoom quang học
trên camera kép

Công nghệ camera kép trên điện thoại thông minh chắc chắn không còn là điều gì quá xa lạ. Tuy nhiên, một xu hướng mới ra đời gần đây đó là việc bổ sung tính năng zoom quang học trên các smartphone từ phía các nhà sản xuất. Hai sản phẩm đáng chú ý nhất trong việc quảng bá tính năng này là iPhone 7 của Apple và OnePlus 5 mới. Nếu bạn vẫn đang băn khoăn chưa rõ công nghệ này hoạt động như thế nào và liệu 2 dòng điện thoại kể trên có thực sự có thể zoom quang học hay không thì bài báo này chính là câu trả lời dành cho bạn.\

Vấn đề liên quan đến tính năng zoom- phóng của smartphone

Trước khi tìm hiểu chi tiết hơn về cách thức hoạt động của zoom quang học, chúng ta hãy cùng xem xét lý do tại sao các nhà sản xuất lại cung cấp tính năng zoom quang học cho smartphone. Không giống như các ống kính DSLR với độ dài tiêu cự khác nhau hay các camera point-and-shoot ( camera “chỉ và chụp” hay còn gọi là máy ảnh compact) với các ống kính zoom được. Camera của smartphone vẫn bị vướng bởi ống kính cố định có kích thước nhỏ. Điều này có nghĩa là chiều dài tiêu cự của camera trên điện thoại là cố định, khiến cho việc zoom kĩ thuật số khó có thể zoom được vào từng chi tiết của bức ảnh.

*Máy ảnh point and shoot hay còn gọi là máy ảnh compact, là dòng máy được trang bị ống kính cố định ở trước máy ảnh, có tốc độ màn chập và khẩu độ cố định. Hầu hết những dòng máy ảnh này đều là máy ảnh kỹ thuật số, bạn chỉ cần ngắm vào vật cần chụp và nhấn nút, mọi việc còn lại chiếc máy ảnh sẽ xử lý.

Tuy nhiên, zoom kỹ thuật số tạo ra chất lượng hiển thị không tốt do máy ảnh có độ phân giải hạn chế, và trường ảnh xa FOV gần đều cố định, điều đó có nghĩa là một điểm ảnh chỉ có thể ghi lại nhiều chi tiết nhất trong một khoảng cách nhất định. Giới hạn này là lý do tại sao hình ảnh thường có các điểm ảnh khi người dùng phóng to ảnh. Nói một cách dễ hiểu, zoom kỹ thuật số giống như cách bạn dùng tay phóng to hình ảnh trong bộ sưu tập ảnh vậy.

Ống kính đa dạng, ví dụ như DSLR cho phép chúng ta có thể điều chỉnh tiêu cự và thay đổi trường ảnh- FOV. Độ dài tiêu cự lớn sẽ tạo ra một trường ảnh hẹp và ngược lại. Nhưng điều này có nghĩa cảm biến có độ phân giải giới hạn có thể chụp được nhiều chi tiết trên một vùng nhỏ hơn. Do đó, zoom quang học sẽ không làm ảnh hưởng, gây biến dạng các điểm ảnh giống như zoom kỹ thuật số.

Ống kính kép cung cấp giải pháp 2-trong-1

Khi nhắc đến smartphone có trang bị camera kép với ống tele, chúng ta hiểu đây là thiết bị với hai ống kính cố đinh, có tiêu cự khác nhau. Ví dụ một thấu kính có tiêu cự 24mm và thấu kính còn lại có tiêu cự 36mm sẽ cho phép ta có thể phóng đại quang học lên 1,5 lần. Tất nhiên, thực tế thì sẽ không phóng được khi không có bộ phận nào chuyển động, tuy nhiên đến cuối cùng thì kết quả vẫn giống nhau, vậy nên ở đây ta vẫn tiếp tục sử dụng thuật ngữ zoom. Kích thước cảm biến, điểm ảnh, khẩu độ ống kính cũng có thể khác nhau giữa nhiều loại cảm biến, và tất nhiên điều này sẽ ảnh hưởng tới chất lượng hình ảnh của mỗi ống kính.
 

Ngoài việc làm nét hình ảnh ở một khoảng cách cố định, chế độ camera kép cũng cho phép xử lý HDR nâng cao mà ta vẫn thấy trong cấu hình của nhiều máy ảnh. Ngay cả khi các chi tiết chính xác của hình ảnh không được ghi lại trong bức hình cuối cùng, các dữ liệu sáng tối bổ sung vẫn có thể được dùng tới để hỗ trợ xử lý dải tần nhạy sáng từ đó nâng cao chất lượng hình ảnh cuối cùng dù hình ảnh được zoom lên ở mức độ nào .