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从华为P40系列看手机变焦:数码变焦、混合、光

  北京时间4月8日晚19:30,华为P40系列国行版发售,华为P系列在影像方面的探索一直走在前列。这一次华为P40系列为我们带来的惊喜不仅是这枚5000万像素的1/1.28英寸超大RYYB主摄(单像素面积1.2um,四合一等效2.4um),这次华为P40系列带来的惊喜还体现在长焦镜头上:

  华为P40 Pro上搭载世界首款RYYB阵列长焦镜头,可以实现最高5倍光学变焦,10倍混合变焦和最高50倍的数码变焦;而华为P40 Pro+上则是更夸张地首发全球首款支持10倍光学变焦的潜望式镜头。

  通过华为官方放出的宣传材料我们能够了解的是华为P40 Pro+在传统潜望式镜头横置长焦镜头模组和感光器件基础之上,进一步采用全新的多反射潜望式光路折叠技术,实现5次反射光路,进而提升了潜望式长焦焦距,这样精妙的设计既可以实现更为强悍的变焦效果,也能进一步平衡长焦镜头占用的体积。

  接着华为P40系列国行发布会,我们正好和大家讲一讲关于手机长焦的那些事儿。如果要讲清楚手机变焦镜头的发展,我们就先要理解手机长焦镜头中的“光学变焦”“数码变焦”和“混合变焦”是什么意思。

  现在手机长焦镜头中的各类变焦分为“光学变焦”“混合变焦”和“数码变焦”三种模式。我们以华为P40 Pro的长焦镜头为例:支持5倍光学变焦,10倍混合变焦和最高50倍的数码变焦。那么这三种变焦都是什么意思呢?

  光学变焦的定义是依靠光学镜头来实现的变焦效果。也就是在实际的变焦过程中,相机镜头内的镜片通过位移的方式放大或缩小需要拍摄的景物,而实际的变焦倍数需要镜头、物体与焦点三方位置确定。可以说光学变焦是画质无损失的变焦过程。但智能手机中,如果要严格依照光学变焦实现变焦,那么智能手机的很大一部分体积都将会是镜头模组。

  绝大多数的手机镜头并不是通过移动镜片实现变焦的目的,而是通过定焦镜头通过数码裁切实现的变焦效果。智能手机目前采用的长焦镜头普遍是固定焦距的长焦镜头,从1倍默认到2倍变焦均是主摄进行的数码变焦过程,而2倍以上的变焦会切换到长焦镜头并以定焦长焦镜头以数码变焦的模式拍摄。

  数码变焦的定义是通过软件将相机获取的图片中的每个像素面积增大实现放大变焦的效果。如果我们打开相机App,通过手指不断放大相机取景框中的画面,这个过程就是数码变焦在手机中的应用。简单来说,数码变焦相当于对图像进行了裁剪。

  与光学变焦不同的是,数码变焦的效果并不是无损效果,在数码变焦的过程中,图片的细节会因为裁切照片的像素不足而造成图片模糊。从技术原理来说,光学变焦是优于数码变焦的,但手机的特性决定了手机不可能搭载体积硕大的光学变焦镜头,因此手机上的数码变焦应用要多于光学变焦。

  混合变焦是专属手机的变焦技术,混合变焦技术的基本原理是在一枚镜头进行数码变焦的基础上再通过其他镜头的拍摄取景用来补充变焦后丢失的细节,混合变焦的具体成像效果介于光学变焦和数码变焦之间。同时为了便于用户更容易理解,混合变焦在一些场合下也会被称为“无损变焦”。

  智能手机上的三种变焦方式,光学变焦成像最好,混合变焦次之,数码变焦效果相对差些。而目前智能手机上的潜望式长焦镜头是目前能够大规模量产的最佳方案。手机搭载摄像头以来,手机对于变焦的探索就没止步,下面我们盘点一些具有代表性的支持变焦的手机。

  2004年5月,沃达丰在日本东京发布夏普V602SH、东芝V601T、三菱V401D和三洋V401SA四款智能手机,而这四款手机均支持光学变焦的手机。其中最有代表性的是夏普V602SH,这款手机在当时搭载了2倍光学变焦的200万镜头,可以拍摄最大分辨率为1600 x 1200像素的照片。而夏普也在后续推出了升级版的夏普V903SH。此后手机开启了对于变焦的探索之旅。

  此前的Altek Leo A14在安卓系统上实现了3倍光学变焦和最高5倍的数码变焦。但前者显然不如三星Galaxy S4 Zoom更具有代表性。这款手机在手机变焦中首次实现了对于10倍光学变焦的支持,在拍摄硬件上光学防抖、氙气灯一应俱全。时至今日,三星Galaxy S4 Zoom的变焦理念还是具有参考价值的。

  2019年,各大手机厂商在手机上纷纷内置了潜望式长焦镜头,这类长焦镜头实现的原理为长焦定焦镜头,相比三星Galaxy S4 Zoom,现在手机内置的潜望式长焦镜头无法通过镜头模组的移动实现变焦,而潜望式定焦长焦镜头的优势在平衡占用体积与手机实际变焦的体验,可以说目前的潜望式长焦镜头是经历史考验的产物。

  而在2020年,主流手机厂商旗舰均搭载潜望式长焦定焦镜头,随着潜望式长焦镜头的铺货,长焦镜头的成本也会下调,用不了多久,潜望式长焦镜头也会下放至中端机甚至低端机,可以说潜望式长焦镜头开启了长焦镜头的普及时代。

  从手机变焦的历史中不难发现,手机在变焦的探索过程中尝试通过不同的变焦技术路径尝试了手机变焦的诸多可能性,变焦表现最好的光学变焦目前受制于技术和成本的原因无法大规模商用手机上,目前商用的潜望式长焦镜头可以说兼具了成本、体积占用和实际变焦体验的优点。

  实事求是的说,目前大规模商用的潜望式长焦镜头仍是一种技术上的折中方案,但人们对于长焦技术的探索不会止步,我们也相信未来会有手机长焦镜头中会有精妙的结构实现更为优质的变焦效果。

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