Est-ce que l’objectif de forme libre que les fabricants soufflent, est-ce vraiment incroyable?

Les appareils photo pour téléphones portables ont montré une tendance distincte au cours des deux dernières années : le super grand-angle devient de plus en plus fort, et la scène du super-téléobjectif n'est plus.

En observant la machine phare en 2021, il n'est pas difficile de retrouver ce schéma. La plupart des téléphones portables castraient directement l'ultra-téléobjectif ou réduisaient la configuration associée. L'ultra grand-angle a reçu plus d'attention qu'auparavant : des têtes micro-pan, des semelles ultra-extérieures avec les mêmes spécifications que l'appareil photo principal, et des objectifs spéciaux de forme libre et d'autres fonctionnalités apparaissent sur de plus en plus de téléphones mobiles.

Grâce à la bénédiction de ces nouvelles technologies et de ces nouveaux matériels, la qualité d'image de l'objectif ultra grand-angle des téléphones portables a inauguré un saut qualitatif.

Mais comparé aux capteurs grand public tels que IMX766 et IMX586, "l'objectif de forme libre" est toujours un concept flou pour la plupart des utilisateurs. Il est toujours exclusif à une poignée de téléphones phares tels que Huawei Mate40 Pro+, la série OPPO Find X3, la série OnePlus 9, etc.

En termes de contrôle de la distorsion, l'objectif de forme libre est-il vraiment aussi magique que dans la publicité ? Quel est son principe de réalisation ? Cela affectera-t-il la perspective de l'ultra grand angle ? Ce seront les sujets abordés dans cet article.

D'où vient la distorsion de l'objectif

Avant de comprendre l'objectif de forme libre, nous devons savoir comment la distorsion de l'image est produite.

Tout d'abord, il doit être clair que la distorsion de l'objectif est une sorte d'aberration et n'a aucun effet sur la clarté de l'image. C'est juste que les objets déformés affectent la perception et perdent le réalisme.

Par exemple, sur la photo ci-dessous, le bâtiment de gauche est visiblement déformé, et il semble que le sol ne soit pas plat. L'image corrigée à droite est proche de ce que l'œil nu voit réellement.

Pourquoi la distorsion se produit-elle?

On sait qu'une lentille est composée de plusieurs lentilles (lentilles). La lumière traverse les différentes lentilles et atteint finalement le capteur, formant ainsi une image.

Cependant, le grossissement de la lentille change à mesure que l'angle entre le faisceau et l'axe principal change. En termes simples, lorsque la lumière traverse orthogonalement à l'axe principal, il n'y a généralement pas de distorsion. Plus la lumière est éloignée de l'axe principal, plus l'angle de passage est grand et plus la distorsion sera évidente.

Presque tous les objectifs ne peuvent pas éviter la distorsion. Les distorsions courantes peuvent être divisées en deux types : la distorsion en barillet et la distorsion en coussin.

Comme son nom l'indique, la distorsion en barillet provoquera un renflement des lignes droites vers le bord, qui ressemble à un tonneau de vin, ce qui est plus courant dans les objectifs grand angle. La distorsion de l'oreiller provoquera une bosselure de la ligne droite vers l'intérieur, ressemblant à un oreiller, ce qui est plus courant à l'extrémité du téléobjectif.

Par exemple, lorsque nous prenons une photo de groupe avec un objectif grand angle, une distorsion en barillet se produit souvent, provoquant l'étirement et la déformation de la face non centrale, et elle semble plus grosse.

À l'ère de la photographie traditionnelle, la méthode d'élimination de la distorsion consiste principalement à utiliser des outils de retouche photo tels que PS pour corriger la distorsion. Cela permet souvent d'obtenir de bons résultats.

Mais à l'ère de la photographie mobile, les gens veulent simplifier le processus de photographie et réduire la post-retouche fastidieuse. Les fabricants de téléphones portables ont donc commencé à approfondir l'algorithme pour éliminer la distorsion, en essayant de corriger automatiquement la distorsion lorsque le film est formé.

Jusqu'au lancement du Huawei Mate40 Pro+ à l'automne dernier, il offrait une nouvelle idée d'anti-distorsion de l'objectif ultra grand-angle des téléphones portables.

Principe de la lentille de forme libre

Nous avons mentionné ci-dessus que la distorsion est principalement causée par la différence de grossissement du système d'objectif. Donc, améliorer la conception de la lentille du niveau physique est sans aucun doute une solution efficace.

Comment l'améliorer ? La réponse est la conception de surface de forme libre.

Si vous souffrez de myopie élevée, vous devriez avoir entendu parler des lentilles de forme libre lorsque vous portez des lunettes. En introduisant des surfaces incurvées non axisymétriques, irrégulières et complexes, les lentilles de surface de forme libre éliminent les inconvénients des lentilles traditionnelles telles que le champ de vision étroit, la distorsion et le flou autour de la hauteur de la lentille.

Ce type de lentille se situe entre la surface sphérique et la surface asphérique, et le principe optique impliqué est très obscur. Ce que nous devons savoir, c'est que sa surface incurvée irrégulière et libre permet à des faisceaux d'angles différents de passer par l'axe principal tout en maintenant un grossissement approximatif et en minimisant les aberrations.

Pour faire simple, les utilisateurs de lunettes peuvent utiliser des lentilles de forme libre pour voir une vision plus large et plus claire. Dans le même temps, les verres sont légers et fins, ce qui peut être décrit comme "une combinaison de talents multiples".

Cependant, le traitement d'une lentille de surface de forme libre de haute précision est compliqué et coûteux. Existent généralement sur le marché des lunettes personnalisées haut de gamme. Par exemple, les verres de conduite haut de gamme et les verres progressifs de Zeiss ont des surfaces de forme libre.

En fait, les lentilles de surface de forme libre ne sont pas seulement utilisées dans l'industrie de la lunetterie, mais également dans les domaines médicaux, de projection, d'impression et de numérisation liés à l'optique. Le domaine de l'éclairage optique est plus largement utilisé et la conception de la surface de forme libre peut améliorer considérablement l'uniformité de l'éclairage.

On peut voir à partir de la description ci-dessus que la lentille de surface de forme libre a un excellent effet sur la réduction des aberrations, c'est-à-dire la réduction de la distorsion. Pour les fabricants de téléphones portables souffrant d'une distorsion ultra grand-angle, il s'agit sans aucun doute d'une conception à apprendre.

Cependant, en raison du volume limité du module de caméra du téléphone portable et de l'empilement compliqué des composants internes, des exigences élevées sont imposées à la conception et à la technologie de traitement de l'objectif de surface de forme libre.

Et Huawei Mate40 Pro+ est le premier « téléphone mobile mangeur de crabe », apportant « le premier objectif de surface de forme libre au monde ». Selon son concepteur en coulisse, le Dr Changlun Hou de l'Université de Hangzhou Dianzi, ils ont commencé à expérimenter des objectifs de forme libre en 2018 et après des vérifications répétées, ils ont finalement eu le Mate40 Pro+ deux ans plus tard.

En 2021, OPPO et OnePlus ont également introduit successivement des téléphones portables avec des objectifs de forme libre, qui ont été promus à plusieurs reprises comme des arguments de vente majeurs. Par exemple, OnePlus Liu Zuohu a salué à plusieurs reprises l'objectif de forme libre sur Weibo, affirmant qu'il peut réduire la distorsion à moins de 1% et qu'il est le meilleur partenaire pour l'ultra grand angle.

À en juger par les données de propagande, cela semble plutôt bon. Cependant, l'effet réel et si la perception est forte ou non, les preuves ont le dernier mot.

L'effet de la lentille de forme libre semble être exagéré

Prenons l'exemple du OnePlus 9 Pro que j'utilise depuis plus de deux mois. Si vous prenez comme référence une caméra sans algorithme dopé, la capacité du OnePlus 9 Pro à contrôler la distorsion à un ultra grand angle est évidente.

Par exemple, sur l'image ci-dessous, la distorsion en forme de tonneau du cadre de la porte de l'ascenseur prise par la caméra est très évidente, mais le OnePlus 9 Pro n'a pas ce problème.

Dans cette scène, le cadre du téléviseur pris par l'appareil photo a déjà subi une distorsion importante, tandis que l'image du OnePlus 9 Pro a toujours des lignes droites.

Peut-on alors considérer qu'un objectif de forme libre peut éliminer complètement la distorsion en barillet ?

La réponse n'est pas nécessairement. La première est que nous ne savons pas si l'algorithme anti-distorsion est impliqué ou dans quelle mesure l'ultra grand angle du OnePlus 9 Pro est impliqué. En d'autres termes, tout le mérite de la suppression de la distorsion n'est pas nécessairement dû à l'objectif de forme libre. Deuxièmement, la distorsion est difficile à éliminer à 100 %, et ne peut être réduite qu'à une certaine limite, ce qui n'est pas facile à détecter.

Peut-être pouvons-nous changer notre façon de penser et comparer le OnePlus 9 Pro avec un téléphone mobile anti-distorsion à algorithme pur, et il semble que nous puissions savoir si les avantages de l'objectif de surface de forme libre sont forts ou non.

Par rapport au Xiaomi 11 Ultra avec l'algorithme de correction de distorsion ultra grand-angle activé, on peut voir que OnePlus 9Pro a clairement gagné. Mais cette comparaison n'est pas juste, car la focale ultra grand-angle Mi 11 Ultra est plus large, bien sûr, la distorsion sera plus grave.

Alors, comment se compare-t-il à l'iPhone 12 Pro Max, qui a une distance focale relativement proche ? La réponse peut être inattendue.

Jetons un coup d'œil aux photos avant et après l'activation de la correction de distorsion sur l'iPhone 12 Pro Max. Dans la même scène, l'ajout de l'algorithme de correction de distorsion rend la distorsion en barillet presque invisible.

Par rapport au OnePlus 9 Pro, même si le champ de vision ultra-large de l'iPhone 12 Pro Max est plus large, avec l'excellent algorithme, sa distorsion n'est pas flagrante. Il est difficile de dire que le premier a une meilleure suppression de distorsion.

Un autre exemple est la scène suivante, les deux sont tout aussi excellents pour supprimer la distorsion, et même l'algorithme pur iPhone 12 Pro Max est encore meilleur. Le bord du mur (indiqué par le cadre rouge) pris par OnePlus 9 Pro est légèrement déformé.

Par conséquent, face à d'excellents algorithmes, les avantages de l'anti-distorsion des lentilles de surface de forme libre ne sont pas si évidents. De ce point de vue, l'efficacité des verres de forme libre semble exagérée.

Les lentilles de forme libre n'affaiblissent pas le sens de la perspective

La raison pour laquelle les gens utilisent la prise de vue ultra grand-angle n'est pas seulement pour enregistrer une scène plus large en appuyant sur le déclencheur, mais aussi pour rechercher le plaisir visuel unique apporté par le sens de la perspective.

Par exemple, si l'objectif est levé pour photographier des arbres ou des bâtiments, le sujet semble sur le point de tomber, ce qui a un fort impact visuel. C'est ce qu'on appelle la distorsion de perspective (également appelée distorsion linéaire).

Bien que la perspective soit essentiellement une sorte de déformation, ce type de déformation est conforme aux lois de la nature et à ce que l'œil humain voit réellement. Pour le dire simplement, il suit la règle du "près du grand, loin du petit". Il a été largement utilisé dans l'art de la peinture et est devenu plus tard un langage photographique important.

Alors, les lentilles de forme libre inhiberont-elles les performances de la perspective ?

La réponse est non. L'objectif ultra grand angle avec lentille de surface de forme libre peut produire un excellent effet de suppression sur la distorsion en barillet, mais n'éliminera pas la distorsion de perspective.

Si vous souhaitez éliminer la distorsion de perspective, vous ne pouvez placer l'objectif que parallèlement au sujet lors de la prise de vue. Il est irréaliste de compter sur des lentilles de forme libre pour les éliminer.

La signification des lentilles de forme libre est plus qu'anti-distorsion

Après l'analyse ci-dessus, vous constaterez que l'objectif de forme libre est aussi magique qu'il n'est pas annoncé. L'effet anti-distorsion est indiscernable de l'excellent algorithme, et la distorsion de perspective ne sera pas éliminée, alors quelle en est la signification ?

La première chose qui peut être déterminée est que la suppression de la distorsion par le matériel optique est théoriquement plus stable que les algorithmes logiciels. Surtout lors de la prise de vue vidéo, il est difficile pour l'algorithme de corriger la distorsion en temps réel.À ce stade, l'avantage matériel de l'objectif à surface de forme libre est révélé.

Plus important encore, c'est la légèreté de l'objectif de surface de forme libre, qui apporte plus d'espace à la conception du module de caméra de téléphone portable.

En introduisant une surface de forme libre, la structure du système optique peut être rendue plus compacte, plus légère et moins de composants optiques. Par conséquent, dans un volume similaire, l'application de surfaces de forme libre peut augmenter le taux d'utilisation de l'espace du module de caméra.

Par exemple, laissez les séries OPPO Find X3 et OnePlus 9 Pro avoir la possibilité d'utiliser le capteur de semelle extérieure au niveau de l'appareil photo principal IMX 766 pour améliorer encore la qualité de l'image.

Cependant, la lentille de surface de forme libre a un faible rendement de traitement, un processus complexe et un équipement coûteux, de sorte que le coût est relativement élevé. À l'heure actuelle, il existe relativement peu de téléphones mobiles équipés d'un objectif de forme libre, et seul l'ultra grand angle avec le problème de distorsion le plus grave peut être apprécié.

On peut prédire que lorsque le coût des lentilles de surface de forme libre est réduit, qu'il s'agisse d'un objectif principal ou d'un téléobjectif, la technologie de surface de forme libre peut être appliquée. Tout en supprimant la distorsion, il y a plus de place pour empiler les systèmes optiques.

Tout comme les slogans "double caméra principale" et "trois caméras principales" des fabricants de téléphones portables maintenant, peut-être pourrons-nous voir des téléphones portables avec "double objectif à forme libre" et même "trois objectifs à forme libre" de près futur.

#Bienvenue pour suivre le compte WeChat officiel d'Aifaner: Aifaner (WeChat ID: ifanr), un contenu plus passionnant vous sera fourni dès que possible.

Ai Faner | Lien original · Voir les commentaires · Sina Weibo