サムスンの100倍ズームスマートフォンカメラには、高級レンズと信じられないほど安定した手が必要

昨日、サムスンは西海岸で新しいスマートフォンを発表する盛大なパーティーを開催した。フレキシブルなガラススクリーンを備えた派手な Galaxy Z Fold がほとんどの注目を集めたが、同社は新しい主力スマートフォンも発表した。Galaxy S20 には 3 つのバージョンがあり、いずれも新しい 120 Hz リフレッシュ レート スクリーンと 5G 接続を備えている。その中でも、S20 Ultra は最も強力なカメラを誇っている。広角レンズは 1 億 800 万画素のセンサーに光を集め、内蔵の望遠レンズは 100 倍ズームに相当する。これは印象的な数字だが、いくつか注意点がある。

「ズーム」という言葉は、デジタルカメラの時代において、2つの異なる意味を帯びるようになりました。従来のズームは、レンズ自体の内部にあるガラス要素を物理的に動かして、センサーに当たる光の見え方を変えるというものです。これは物理的なスペースを必要とするため、スマートフォンでは珍しい機能ですが、Huawei P30 ProやOppo Renoなどの一部のモデルには搭載されています。これらのスマートフォンと同様に、S20 Ultraは巧妙なペリスコープシステムを採用しており、レンズをスマートフォンのボディ内に垂直に取り付け、屈折を利用して入射光を曲げ、センサーに外界の視界を提供します。

世の中には 100 倍光学ズーム レンズがあり、中にはそれ以上のものもあります。しかし、物理的に、こうしたレンズは膨大なスペースを占める必要があります。スポーツ イベントで見るようなハイエンド TV 放送で使用される Canon Digisuper 100 レンズを考えてみましょう。長さ 2 フィート、高さ 10 インチ、重さ約 52 ポンドです。また、望ましい効果を得るために内部に大量の電子機器とガラスを詰め込むため、価格は 20 万ドル近くになります。これは、携帯電話にはあまり現実的ではありません。

Galaxy S20 Ultra に内蔵されたズームレンズは、実際にはレンズ自体を使用して光学的に 4 倍までしかズームできません。そこから、複雑な「デジタルズーム」の世界へと踏み込んでいきます。

カメラのレンズの範囲を超えてズームすることは、以前は比較的簡単でした。Photoshop で行うように、またはカメラロール内の画像を指でつまんでズームするだけで、画像をトリミングするだけでした。最終的な画像の解像度は低下し、画質は低下し、通常は後処理でトリミングした場合よりも悪い画像になってしまいます。

やがて、デジタルズームは改善し始めました。ピクセルをトリミングすると、ピクセルが目立ち、写真にノイズや粗さが残ります。しかし、ピクセルビニングと呼ばれる技術により、メーカーはピクセルのクラスターをグループ化して 1 つのユニットとして機能させ、より多くの光を捉え、解像度は低くなりますが、全体的な忠実度は高い最終製品を作成できます。

人工知能は、デジタルズームでも重要な役割を果たしています。カメラは、写真を撮るためにボタンを押すたびに複数の画像をキャプチャし、その追加データの一部を使用して、カメラセンサーの本来の能力を超えて使用することで生じる固有の欠点を克服することができます。

S20 Ultraの場合、カメラモジュールには処理できる余分なデータが大量にあります。ズームレンズの後ろにあるセンサーは48メガピクセルで、メインカメラには強力な108メガピクセルのチップが内蔵されています。ズーム時のパフォーマンスを最適化するために、スマートフォンは両方のカメラから情報を引き出し、できるだけ多くの詳細をキャプチャしようとします。

それでも、100 倍という数字は限界を超えている。サムスンのステージ上のデモでも、そこまで引き伸ばそうとすると、鮮明さとディテールがかなり失われることは明らかだった。確かに、他のスマートフォン カメラや専用カメラの大半では不可能な視点が得られるが、その範囲をすべて活用するのはユーザーにとって難しいだろう。

被写体にズームインすると、視野が狭くなります。望遠側に寄るほど、手ぶれによる画像へのぼやけを起こさずに画像を撮影することがますます難しくなります。内部の手ぶれ補正システムは、レンズ内の物理的な動きとデジタル補正の両方を使用して、モーション ブラーを防止しますが、それだけでは限界があります。

100 倍レンズの視野は望遠鏡とほぼ同じなので、その長さのレンズを手で持つのはほぼ不可能です。三脚に取り付けたとしても、写真を撮るためにボタンを押すだけでカメラが揺れ、ぼやけてしまう可能性があります。サムスンが Galaxy Note の次期バージョンにこの 100 倍ズーム機能を導入すれば、S ペン スタイラスに組み込まれたリモート カメラ起動機能により、実際に画面をタップしなくても写真を撮ることができるようになります。

ズームレンズはほとんどの場合、非ズームレンズ（またはプライムレンズ）よりも絞りが小さいため、露出時間が長くなり、ぼやけてしまう可能性がさらに高くなります。S20 Ultraの場合、望遠カメラの最大絞りはf/3.5で、これは大まかに言えば、メインカメラのf/1.8に比べて約4分の1の光しか取り込めないことを意味します。そのため、センサーとAI搭載のマルチショットモードの負荷が大幅に高まります。

したがって、100 倍ズームを頻繁に使用することはおそらくないでしょうが、これは主流のスマートフォン カメラ技術の面で大きな進歩です。ズームはスマートフォンにとって一般的に欠点でしたが、これらのペリスコープ レンズが普及すれば、技術がかなり急速に改善されることが期待できます。それまでは、ズームに出かける前に、スマートフォン アダプター付きの三脚を用意してください。