別再糾結於手機鏡頭中的光學倍率,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

別再糾結於手機鏡頭中的光學倍率,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

前兩周三星推出了新機,值得注意的是,與市面上大部分「多鏡頭變焦」機型採用的相機部分設計相比, Galaxy S20與 Galaxy S20+並沒有真正相當於主鏡頭2倍或是3倍焦距的一枚「遠攝光學鏡頭」。它的三倍混合光學變焦比其他產品更依賴於主鏡頭與副鏡頭的合成演算法,因此也被一部分外媒稱之為「虛假的光學變焦(Fake Zoom)」。然而,我們不由得想要問,智慧型手機上真的有純粹的「光學變焦」嗎?

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最早注意到 Galaxy S20與 Galaxy S20+相機部分設計特殊之處的,是海外科技媒體 NotebookCheck 的德國編輯。在三星官網的產品參數頁面中,他找到了這樣一個不同尋常的細節:

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

其中顯示,在 Galaxy S20與 Galaxy S20+兩款機型的多鏡頭參數中,「廣角主鏡頭(Wide-angle Camera)」的視野(FOV, Filed of View),和「望遠副鏡頭(Telephoto Camera)」的視野非常接近。這意味著什麼呢?

簡單來說,對於任何一個相機鏡頭來說,視野、畫幅和焦距三者之間存在著一個可以直接換算的公式v =2× arctan((L/2)/f),其中v為視野、L為畫幅、f為焦距。由於 Galaxy S20與 Galaxy S20+的1200萬主鏡頭和6400萬長焦副鏡頭的 CMOS 尺寸為相同的1/1.7英吋,因此可以得出它們的實際焦距分別為26mm和28mm。

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

看到這裡,相信一部分朋友已經恍然大悟了。沒錯,雖然三星在產品頁面中將1200萬主鏡頭和6400萬副鏡頭分別標註為「廣角」和「長焦」鏡頭,但實際上從兩枚鏡頭的真正焦距來看,它們本質上全都是廣角鏡頭。

這就意味著與市面上大部分「多鏡頭變焦」機型改採用的相機部分設計相比, Galaxy S20與 Galaxy S20+並不存在真正相當於主鏡頭2倍或是3倍焦距的一枚「遠攝光學鏡頭」。它的三倍混合光學變焦比其他產品更依賴於主鏡頭與副鏡頭的合成演算法,因此也被一部分外媒稱之為「虛假的光學變焦(Fake Zoom)」 

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智慧型手機上真的有純粹的「光學變焦」嗎?

說實在的,在看到相關的報導,並且確實也找到了官方頁面來證明 Galaxy S20與 Galaxy S20+的確有著不同尋常的「變焦」設計後,我們也的確感到了驚訝。不過,我們的驚訝實際上更源自於三星這種特殊設計背後的深意。

因為,它實際上變相「戳穿」了當前多鏡頭智慧型手機的一個真相,那就是純粹的、只依賴於鏡頭結構的「光學變焦」實際上早已式微;而此前被很多人嗤之以鼻的「演算法變焦」,實際上才是當前行業的絕對主流。

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

哪些手機是真正純粹的「光學變焦」?典型的例子稍遠一點,有索尼愛立信只在日本售賣的瘋狂型號 SO905iCS(2007年,511萬像素、五軸防手震、索尼相機同款三倍光變潛望式鏡頭)、三星的「手機+相機」探索型號Galaxy S4 zoom、Galaxy K(均為直接使用相機上的伸縮式光學變焦鏡頭),以及從造型和功能上來說都最接近現代智慧型手機的初代華碩 Zenfone Zoom(1300萬像素手機感應器、配以訂製HOYA品牌 10片式潛望鏡組,三倍真光學變焦)。

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

綜合以上這些機型,我們不難看出,它們共有的特徵就是單鏡頭+超大尺寸的鏡頭+因此而非常「厚實」的機身。很顯然對於如今的智慧型手機市場來說,除了大尺寸鏡頭可能還會「吃香」之外,剩下的兩點全都是要命的設計,因此也無怪乎這種老老實實的「光學變焦」手機會消失在歷史的長河中了。

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

於是乎到了2016年,蘋果的 iPhone 7 Plus 第一次在產品線中用上了雙鏡頭,同時也是第一次將「雙鏡頭變焦」的實現方法帶給了整個行業。在如今 DXOMARK 的網站上,我們依然可以找到當年他們針對這種雙鏡頭變焦設計的具體分析文章。

簡單來說,iPhone 7 Plus(以及之後所有的「變焦多鏡頭」手機)採用的解決方案與其說是「變焦」,不如說其實是「跳焦」,即在相機部分設置多個光學焦距不同的鏡頭,並透過相機APP的設計,使得使用者在「1倍、2倍」等對應不同鏡頭的固定倍率之間直接切換,而此時手機便會直接切換當前拍照的鏡頭,以達到「變焦」的效果。

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

那麼問題就來了,如果使用者需要使用整數倍、或者非軟體直接建議的變焦倍率,那怎麼辦呢?蘋果在當時提出的解決方案是,如果光線好,就直接拿主鏡頭數位變焦;如果光線不好,就用主副鏡頭融合計算來達到變焦效果;如果光線更差一點,那就直接只用主鏡頭進行「演算法變焦」。反正只要演算法夠好,大部分消費者也看不出1.9倍的數位變焦和2.0倍的「切鏡頭變焦」之間的區別。

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

事實上,直到現在,這一點也被很多手機廠商奉為圭臬。比如說在2019年,DXOMARK測試華為P30 Pro時就發現,實際上這款主打「光學變焦」的手機,真正的變焦邏輯是1倍-3倍靠主鏡頭數位變焦,3倍-5倍之間靠主鏡頭和「潛望式變焦副鏡頭」一邊光學變焦一邊演算法合成,只有5倍變焦時才是只使用了副鏡頭一顆鏡頭,而到了5倍以上的倍率之後,則又是副鏡頭加上「超解析度演算法」了。

這意味著什麼呢?簡單來說,就是對於當今的智慧型手機而言,純粹的、只依賴於鏡頭的光學變焦設計可以說已經是不存在了。而過去被很多人所看不起的「演算法」,實際上在我們的日常使用中正扮演著越來越重要的角色。 

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為何三星另闢蹊徑?技術和功能上的考量或許都有

從技術的角度上來說,隨著現在的智慧型手機性能(特別是AI性能)越來越強大,基於演算法的變焦功能必然是會品質越來越好,甚至是越來越能體現不同手機廠商的技術差異。

但是從市場宣傳的角度上來說,無論是三星、華為,還是其他的主流品牌,顯然都還不太敢直白的宣稱「我拍照好,是因為我演算法特別強」。而這一點,從三星此次在 Galaxy S20與 Galaxy S20+的相機參數中只列出 FOV 視野,而不直接標出焦距的操作中就可見一斑。

那麼問題就來了,雖然三星可能的確掌握了更先進的合成變焦演算法,但既然他們自己也知道消費者或許還不能完全接受沒有變焦鏡頭的「混合光變」,那麼為什麼又要在自家的旗艦型號上使用這一略帶冒險性質的設計呢?

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

其實這裡面的邏輯並不複雜,說白了,就是三星試圖在拍照和攝像兩方面都帶來更好的體驗,同時還對自家的演算法和ISP硬體足夠有自信。

讓我們回過頭來看 Galaxy S20與 Galaxy S20+的相機配置。從英文官網的規格列表中,我們可以很清楚地看到它的超廣角、廣角和「長焦」三顆鏡頭,使用了相當「直接暴力」的三個大底CMOS。其中超廣角端的1200萬、1.4微米像素意味著它的CMOS尺寸相當於現在的Galaxy S10主鏡頭,為1/2.6英吋的「前代大底」;而廣角(主鏡頭)端的1200萬、1.8微米像素則是全新的1/1.7英吋超大像素雙核對焦方案,明顯是直接衝著靜態拍照的高素質和強夜拍去設計的;至於「長焦」端則是一顆6400萬像素、1/1.7英吋的GW1,也就是之前許多國內品牌旗艦機型的主鏡頭同款感應器。

別糾結,手機中其實早已沒有純粹的光學變焦了

而進一步探究官方資料,你會發現這顆「長焦」鏡頭不僅要在靜態拍照模式中透過和主鏡頭演算法合成來實現3倍混合變焦效果,還要在影片拍攝模式中擔當8K攝像時的「主鏡頭像鏡頭」使用,甚至支援一邊8K攝像(3200萬像素)一邊靜態拍照(3200萬像素)。

如此一來,三星當然就必須要採用非「長焦光學鏡頭」的副鏡頭設計了。因為如果真的使用兩倍於主鏡頭焦距的「光學變焦」副鏡頭的話,就意味著這顆6400萬大底副鏡頭的焦距將達到等效52mm,此時它的攝像視角將會嚴重受限,8K攝像體驗也將大打折扣。很顯然,只要三星本身的變焦演算法足夠給力,那麼取消傳統的兩倍焦距鏡頭設計,其實也無異於是一種技術創新的新思路。

不僅如此,考慮到三星本身在整個智慧型手機陣營「既當供應商、又當參賽者」的特殊身份, Galaxy S20與 Galaxy S20+上的這種特殊的變焦相機設計思路,很可能也是一種新方案的展示,甚至是未來行業中進一步「輕光學、重演算法」的預演。如果是這樣,那麼對於既要輕薄又要性能出色的手機影像來說,其實說不定還會是一件好事。

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