華為發布了P40、P40 Pro及P40 Pro+三款5G旗艦手機,它們分別配備了徠卡三攝、徠卡四攝及徠卡五攝,將手機拍照及攝像功能推向更高境界。
除了喜聞樂見的麒麟990 5G移動平臺外,華為P40系列都武裝了5000萬像素的超感知主攝(傳感器尺寸為1/1.28英寸,RYYB結構,單像素面積1.2um,四合一等效2.4um),P40 Pro還加入了一顆支持5X光學變焦的潛望式鏡頭,而P40 Pro+更是首發全球第一款支持10X光學變焦的潛望式鏡頭。
P40 Pro的鏡頭矩陣參數
P40 Pro配備支持5X光學變焦的潛望式長焦鏡頭
P40 Pro+的鏡頭矩陣參數
P40 Pro+配備支持10X光學變焦的潛望式長焦鏡頭
如果不出意外,P40 Pro+將成為Android手機史上拍的最遠,看的最清晰的手機。
借此機會,咱們不妨就來回顧一下手機領域變焦鏡頭的發展史,看看它們是否越拍越清晰的。
數碼 光學 混合 了解變焦中的技術流派
所謂“變焦”,用最通俗的理解就是使光學設備(相機、望遠鏡等)能夠捕捉更遠處的畫面,在數碼相機領域的變焦通常是依靠光學鏡頭的物理結構實現的。
而在智能手機領域,變焦則可被細分為數碼變焦、混合變焦和光學變焦三大技術流派。
數碼變焦
打開相機APP,當我們用兩指點觸屏幕并逐漸向兩邊移動,就能看到取景畫面不斷變大,這個過程就是數碼變焦。數碼變焦的背后原理是將圖片內的每個像素面積增大,相當于在后臺進行了一次局部剪裁,并對剪裁下來的畫面進行放大顯示。
因此,數碼變焦會因分辨率的降低而出現較為明顯的顆粒感,數碼變焦的倍數越大,馬賽克問題就越嚴重。為了彌補這一問題,很多手機會在相機APP中引入軟件插值算法,盡量彌補細節的缺失。但是,這種軟件層面的優化通常只對3X以內的數碼變焦有效,變焦倍數再高就沒有意義了。
光學變焦
理論上,光學變焦是通過鏡頭內鏡片的物理位移來放大或縮小需要拍攝的景物,變焦倍數由鏡頭、物體和焦點三方的位置而定。但對智能手機而言,所謂的“光學變焦”大都是由一款固定焦距的長焦鏡頭實現的(以2X和3X的長焦鏡頭最為常見),從1X到2X之間是由主攝進行數碼變焦,只有2X模式下才會切換到長焦鏡頭進行“光學變焦”拍攝,而超過2X的變焦則又會轉為數碼變焦模式。
因此,一款手機要想實現更大的光學變焦拍攝能力,就需要不斷優化長焦鏡頭的內部結構,讓它在保持輕薄設計的前提下支持更長的焦段。需要注意的是,如果手機沒有給長焦鏡頭添加OIS光學防抖能力,在光線不足的情況下進行變焦拍攝時,有可能是用主攝的數碼變焦模式代替,只有光線足夠好時才能切換到長焦鏡頭工作。
混合變焦
混合變焦是智能手機專屬的變焦技術,它通常適用于采用超高像素攝像頭,或是配備兩顆或更多攝像頭陣列模組的產品。混合變焦的基本原理是在一顆鏡頭進行數碼變焦的基礎上,再由其他鏡頭拍攝取景,用來補充變焦后所丟失掉的細節,其最終成像的效果介于數碼變焦和光學變焦之間。
為了便于宣傳,混合變焦在業內還有一個別稱,即“無損變焦”。隨著越來越多手機標配專用的長焦鏡頭,當它與主攝或其他輔攝聯合成像時,又出現了所謂的“混合光學變焦”技術。
溫故而知新 回顧變焦手機的發展
自從手機和攝像頭聯姻之后,其就一直試圖可以拍攝更清晰的遠方風景,而提供光學變焦能力就是實現上述目標的捷徑。下面,我們就來回顧一下配備變焦鏡頭手機的發展脈絡。
2004年5月:夏普V602SH
第一款支持光學變焦的手機
夏普V602SH采用了獨特的翻蓋旋屏式設計,通過旋轉可以把2.4英寸主屏作為取景器。其內置的202萬像素CCD鏡頭支持2X光學變焦,可以拍攝最大分辨率為1600×1200像素的照片。2005年,夏普還推出了這款手機的升級版,擁有320萬像素且支持2X光學變焦的V903SH。三星也于同年推出了型號為M339的手機,后者采用了滑蓋鍵盤的設計,配備320萬像素且支持3X光學變焦的鏡頭。
2006年7月:諾基亞N93
第一款支持3X光學變焦的準智能手機
諾基亞N93/N93i采用了類似DC的旋轉屏幕設計,并在轉軸內部嵌入了一顆由卡爾蔡司認證,可實現3X光學變焦的320萬像素攝像頭,同時還支持20倍數碼變焦和30幀每秒的480P視頻錄制。由于N93預裝的是塞班系統,所以我們可將其視為“準智能手機”,可玩性較早前的變焦手機好上不少。
2013年6月:三星Galaxy S4 Zoom
第一款支持10X光學變焦的手機
我們可以將Galaxy S4 Zoom視為一款可以打電話的數碼相機,該產品配備了一個1600萬像素長焦鏡頭,支持10X光學變焦、OIS光學防抖和氙氣閃光燈,拍照性能直追入門級的卡片式DC。可惜,S4 Zoom厚度達到了27mm,而且拍照時耗電量極高,經過Galaxy S5 Zoom和Galaxy K Zoom兩次迭代更新后就退出了歷史舞臺。
在手機發展的歷史上,采用和Galaxy S4 Zoom類似變焦鏡頭的手機還包含功能機時代的代表有三星SCH-M339、SCH-V770、天語C700等;而智能機時代則以三星M8920、LG L-03C和Altek A14 Leo為主。
2013年9月:索尼QX10/QX100
適用于手機的外掛式變焦鏡頭
為了讓智能手機實現光學變焦拍攝的能力,索尼在這一年推出了QX系列外掛鏡頭,它能通過Wi-Fi和智能手機連接,并利用伸縮式支架固定在手機背后,帶來類似專業數碼相機的使用體驗。其中QX100采用了2020萬像素背照式CMOS傳感器,擁有等效28mm~100mm卡爾蔡司大光圈鏡頭,其理論素質和同期的RX100 M2相同。2015年,OPPO也推出了類似的外掛鏡頭O-lens1,可惜此類設備售價較高,實際拍照效果還是不如專業相機,因此并沒能成為市場上的主流。
2015年12月:華碩ZenFone Zoom
第一款配備潛望式變焦鏡頭的手機
這款產品外號“鷹眼”,其最大的特色就是在11.95mm的機身厚度內實現了3X光學變焦的能力。ZenFone Zoom第一次在智能手機領域帶來了潛望式鏡頭結構,并在里面塞進了10枚鏡片,并支持4級光學防抖OIS功能,結合專業級的SmartFSI圖像傳感器,在當年堪稱手機中的數碼相機。可惜,該產品搭載了非主流的英特爾Atom處理器,性能和兼容性方面表現一般。
2016年6月:MOTO Z和哈蘇模塊
可以瞬間變身卡片相機的手機
聯想MOTO Z是主打纖薄設計的Android旗艦家族,最大特色就是支持Moto Mods模塊。其中,哈蘇攝影模塊就是幫助MOTO Z獲得媲美專業卡片相機的配件,它包含一個支持10X光學變焦的1200萬像素鏡頭、疝氣閃光燈、內置電池以及獨立快門和電源按鈕。問題是,哈蘇攝影模塊自身的厚度為15.1mm,和手機結合后無論是厚度還是重量都將嚴重超標,而該模塊昂貴的售價也制約了MOTO Z系列手機的銷售。
2016年9月:蘋果iPhone 7 Plus
樹立光學變焦手機的標桿
iPhone 7 Plus除了具備當年最強的硬件性能以外,它最大的特色就是首次帶來了廣角鏡頭+長焦鏡頭的組合,后者可以實現硬件級的2X光學變焦拍攝能力。此后,長焦鏡頭就慢慢成為了高端智能手機的標配,也是能讓手機清晰記錄更遠處風景的基礎保障。
可惜,蘋果雖然通過iPhone 7 Plus推開了(超薄型)智能手機光學變焦的大門,但在這一技術的優化升級方面卻逐漸落于下風。就在iPhone 11 Pro Max依舊保持2X光學變焦不變的今天,Android手機卻已經進化到了5X起步的光學變焦了。
2019年至今:潛望式鏡頭的爆發
2019年初,OPPO Reno十倍變焦版和華為P30 Pro帶來了全新設計的潛望式長焦鏡頭模塊,原生支持5X光學變焦。和早前ZenFone Zoom的潛望式“變焦”鏡頭相比,它們屬于潛望式“定焦”鏡頭,并非通過鏡頭內鏡片的物理位移實現的變焦,原生焦距是多少,就只能拍攝多遠的風景。隨后,vivo X30 Pro、Galaxy S20 Ultra、OPPO Find X2 Pro和華為P40 Pro系列先后列裝這種結構的鏡頭,在可預見的未來,潛望式長焦鏡頭有望將成為高端手機的標配。
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