스마트폰 카메라 경쟁은 항상 숫자 게임이었습니다. 어느 회사가 가장 많은 메가픽셀, 카메라 또는 (점점) 줌을 자랑할 수 있습니까? 그러나 물리 법칙에 관한 한 광학 줌과 얇은 전화기는 손에 닿지 않습니다.

2020년 7월에는 소문이났다 Apple은 미래의 iPhone에 잠망경 망원 렌즈를 추가할 수 있습니다. 잠망경 렌즈는 오랫동안 사용되어 왔으며 기존 망원 렌즈가 가지고 있는 크기 문제를 깔끔하게 회피합니다.

작동 방식과 이것이 스마트폰 산업의 미래에 의미하는 바는 다음과 같습니다.

사진에서는 크기가 중요합니다

사진의 가장 큰 한계는 항상 기술보다는 물리적이었습니다. 당신이 통과할 수 없는 몇 가지 광학 법칙이 있습니다. 그래서 DSLR과 미러리스 카메라 렌즈는 크고 무겁습니다. 긴 초점 거리와 넓은 조리개를 제공하려면 렌즈 자체의 크기가 일정해야 합니다.

예를 들어, 초점 거리가 200mm이고 최대 조리개가 f/2.8인 렌즈는 너비가 70mm(또는 3인치) 이상인 전면 렌즈 요소를 가져야 합니다. 그리고 여기에는 제조 고려 사항이 포함되지 않습니다.

스마트폰 카메라에도 동일한 제한 사항이 있지만 훨씬 작은 규모입니다. 더 작은 센서를 가지고 있기 때문에 더 짧은 초점 거리에서 더 많은 배율을 얻습니다. 그러나 이 배열에는 많은 절충점이 따릅니다.

예를 들어, iPhone 11 Pro에는 52mm, 풀프레임에 해당하는 망원 렌즈가 있습니다. 이 렌즈는 실제로 6mm에 불과합니다. 즉, 전문 DSLR로 동일한 사진을 찍고 싶다면 52mm 렌즈가 필요합니다. iPhone의 망원 카메라 센서는 크기가 1/3.6인치(대각선 약 5mm)이기 때문에 동일한 배율을 얻을 수 있습니다.

그러나 제조업체는 문제에 직면하기 시작했습니다. 트레이드오프를 관리할 수 없게 되지 않고는 카메라 센서를 훨씬 더 작게 축소할 수 없습니다. 소형 센서는 저조도에서 훨씬 성능이 저하되고 고해상도에서는 더 어렵습니다.

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Apple이 iPhone에서 더 많은 확대/축소를 원하면 (이론적으로) 센서 크기를 절반으로 줄일 수 있습니다. 그러나 생산하는 데 비용이 많이 들고 사용하기가 끔찍할 것입니다.

더 나은 옵션은 렌즈의 크기를 늘리는 것입니다.

문제 회피

렌즈의 크기를 늘리는 것도 문제입니다. iPhone 11 Pro의 두께는 8.1mm에 불과합니다. 초점 거리가 6mm인 렌즈의 길이가 정확히 6mm일 필요는 없지만 가까이 있어야 합니다. 따라서 여전히 스마트폰에서 사용 가능한 공간의 상당 부분을 차지합니다. 두께가 8mm에 불과한 휴대폰에 12mm 렌즈를 추가할 공간이 충분하지 않습니다.

옆으로 하지 않는 이상.

잠망경 렌즈는 잠수함의 잠망경과 매우 유사하게 작동합니다. 빛이 전면 요소로 들어간 다음 각진 거울에 의해 90도 반사됩니다. 카메라 센서에 닿기 전에 다른 렌즈 요소를 통과한 다음 사진으로 기록됩니다. 빛이 진행하는 방향을 변경하면 더 긴 렌즈가 넓어질 수 있기 때문에 더 깊을 필요가 없습니다.

휴대폰 제조업체에게 이는 심각한 이점입니다. 센서를 축소하거나 더 두꺼운 전화기를 만드는 것보다 더 긴 망원 렌즈에 필요한 공간을 수평으로 찾는 것이 훨씬 더 실용적입니다.

이런 식으로 제조업체는 2배 광학 줌(또는 일부 모호한 마케팅으로 3배)이 있는 50mm 등가 렌즈로 제한되지 않습니다. 100mm(약 5배 줌) 또는 200mm에 해당하는(약 10배 줌) 렌즈를 가능하게 합니다.

물론 아직 상충관계가 있고 기술은 새롭지만 스마트폰에 광학 줌을 추가하는 가장 큰 한계를 깔끔하게 건너뛴다.

디지털 줌 대 광학 줌

이제 iPhone에 이미 10배 확대/축소 기능이 있다고 생각한다면 그 생각은 맞을 수도 있지만 매우 잘못된 것이기도 합니다. 줌 배율보다 초점 거리를 주로 언급한 이유가 있습니다.

이는 광학 줌과 디지털(또는 향상된 초해상도, 우주 또는 AI 지원) 줌 간에 중요한 차이가 있기 때문입니다. 광학 줌에서 배율은 초점 거리가 더 긴 렌즈의 광학적 특성의 결과입니다. 멀리 있는 물체는 마치 망원경을 통해 본 것처럼 이미지 품질의 손실 없이 실제로 더 가깝게 보입니다.

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iPhone의 이 10배 줌은 2배 줌의 근접 자르기일 뿐입니다.

디지털 줌은 다양한 형태로 사진이 확대된 이미지처럼 보이도록 잘린 것을 말하는 멋진 방법입니다. 물론, 디지털 줌은 먼 길을 왔습니다. 높은 메가픽셀 센서, “비닝(binning)”(여러 픽셀이 하나의 큰 픽셀로 처리됨) 및 더 나은 업스케일링 알고리즘을 통해 제조업체는 더 나은 결과를 얻고 있습니다.

그래도 사진을 찍고 나중에 자르는 것은 정말 똑같습니다. 진정한 배율을 얻을 수 없으며 더 확대하면 이미지 품질이 항상 손실됩니다.

물론 그 정도의 진실을 중심으로 마케팅 캠페인을 구축할 수는 없습니다.

잠망경 렌즈를 사용할 수 있습니다

Apple이 잠망경 파티에 처음으로 참여하는 것은 아닙니다. 중국 제조업체(특히 Oppo 및 Huawei)는 몇 년 동안 이 제품을 가지고 놀았습니다. 5개의 카메라로 구성된 Huawei P40 Pro+에는 풀프레임 카메라의 240mm 렌즈에 해당하는 10배 잠망경 망원 렌즈가 있습니다.

Huawei P40 Pro의 광각 카메라.

더 널리 사용되는 Samsung Galaxy S20 Ultra에는 대략 100mm에 해당하는 5x 망원 잠망경 렌즈가 있습니다. 그러나 삼성의 과장된 마케팅은 이 정보를 일부로 가리기 위해 최선을 다합니다. 정말 말도 안되는 승수.

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다른 많은 전화 기능과 마찬가지로 Apple이 최초가 아니더라도 시장에 진입하면 여전히 큰 인기를 끌 것입니다. 지금부터 잠망경 렌즈가 있는 iPhone이 출시될 때마다 이것이 훨씬 더 많이 찾는 기능이 될 것이라고 안전하게 가정할 수 있습니다.