小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

先前在小米發表會中,最終的壓軸為小米 MIX FOLD這款摺疊手機,其中最大的特色在於採用「液態鏡頭」,利用人眼仿生的原理,將透明流體用薄膜包著,呈現類似人眼晶狀體的感覺。

MIX FOLD 把「水晶體」塞進了長焦鏡頭裡

代替傳統光學鏡片,在高精度馬達的驅動下可以精確的改變球面曲率半徑,如此一來近拍時可以做為微距鏡頭使用、遠拍時可以作為長焦鏡頭使用,提供 3x 光學變焦、最高 30x 數位變焦、最近 3 公分對焦的效果。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

不過,從這裡也催生出很多疑問,不可控的液體如何準確的把光線傳送到感應器上,如何控制液體準確的變形進而快速移動焦點位置,以及液體鏡頭如何在極端環境下保證畫質等等。

MIX FOLD 液態鏡頭特寫. 圖片來源:小米

早在 MIX FOLD 正式亮相之前,小米就已經把「液態鏡頭」的作用原理,以及特性放了出來。從現在公開的訊息中可以看出,MIX FOLD 上的液態鏡頭主要帶來了一個最大的優勢,就是把微距功能融合進了長焦鏡頭裡,在支援 30 倍變焦的同時,有著 3cm 的最近對焦距離。

我們人眼十分精密,有著極強的聚焦能力,透過睫狀肌對水晶體的控制,既可以看得很近,也能看得很遠,但視角不變。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

MIX FOLD 上的液態鏡頭跟「人眼」的這個特性差不多,即可以「看得近(微距)」,也可以「看得遠」,但焦距(視角)不可變,不然手機鏡頭就要「九九歸一」了。只是把薄膜包裹下的透明流體,模擬為「水晶體」,而控制液體變化的馬達,則類似為人眼的睫狀肌。

鏡頭內的透明流體收到馬達的壓力後,可以很快的改變形態,並確定焦點,進而完成對焦,這個過程理論上是要比傳統的機械裝置更快更穩。而鏡頭內部的液體,據官方表示,會有著很好的透光性和耐極端環境特性,既然能量產,那對「液態鏡頭」的穩定性其實不必太擔憂。

MIX FOLD 鏡頭模組中的第一顆便是「液態鏡頭」. 圖片來源:小米

至於最終的「療效」到底如何?對焦是否更快,素質是否更好,可能還是要等 MIX FOLD 的真機測試了。

不是新事物的液態鏡頭,卻在移動影像上開出了花

在小米 MIX FOLD 問世之前,一些特種的「液態鏡頭」產業已經相當的成熟,不過它們跟「影像」關聯不大,並非是為了成像拍攝而用,更多的還是在掃瞄記錄上。

這些特種鏡頭最大的適用情境就是電商自動分揀中心傳送帶上的掃瞄鏡頭,它們利用液態鏡頭能夠快速自動對焦,和焦點範圍大這兩個特點,可以快速的掃瞄到不同體積商品上的條形碼,進而記錄在程式中,以方便庫存管理。

傳送帶上負責掃碼的動態自動對焦系統. 圖片來源:COGNEX

除此之外,液態鏡頭還會用在一些顯微鏡中,以便快速精密地聚焦到各個物體平面。

總的來說,在工業和一些特殊領域,液態鏡頭從製造到用途已經比較完善,而它們的原理跟小米的「液態鏡頭」想差不大,均是透過馬達(電流驅動器)向膜的邊緣施加壓力,進而改變電流體的曲率發生變化,進而完成焦點的移動。

改變電流體的曲率,進而進行對焦的液態鏡頭. 圖片來源:Edmund Optics

但是,把「液態鏡頭」運用到大底感應器,且對成像要求很高的移動影像上來,MIX FOLD 卻是第一個,也是目前唯一的一個。

早在 2010 年,影像大廠佳能、索尼都有申請過類似「液態鏡頭」的專利,但一直到現在也沒有量產,或者推出相應的概念產品。可能是由於「液態鏡頭」在覆蓋全畫幅像場後,成像沒有達到預期。

又或者是對於可換鏡頭的全畫幅相機來說,微距鏡頭本來就是一枚長焦鏡頭,二者的功能在原有的機械結構下就可達成,沒有太大的市場需求去催動它們持續創新,於是「液態鏡頭」計畫也就擱淺。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

反觀移動影像領域,競爭要激烈的多得多,沒有持續的創新,單單依靠上游供應商提供的元器件和演算法,很難打出差異化來,也就很難在這個領域立足,更別說還想不斷向高階市場衝刺了。也許「液態鏡頭」的出現只是個開始,後續可能會有更多的廠商帶來其他很「明日」的技術出現。

微距內建進長焦鏡頭,有什麼意義?

將微距功能集合進其他鏡頭,並不是小米 MIX FOLD 首創,只不過它們的方向不同。

2018 年起,以華為 Mate20 為代表的一批新款旗艦,紛紛砍掉了那顆被吐槽湊數的微距鏡頭。將微距功能整合進了超廣角鏡頭中。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

這不僅僅要靠軟體演算法,更重要的是硬體層面的定製,使超廣角的對焦距離可以近至 2 公分,進而實現微距拍攝。

將微距內建到超廣角鏡頭裡,既精簡了後置攝像模組,又提升了手機微距拍攝的能力。畢竟高像素的超廣角,解析力等方面均優於常見的 200-500 萬像素的微距鏡頭。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

如今,超廣角支援微距拍攝已經是一個常見,且成熟到能下放至中階機型的功能了。為什麼小米 MIX FOLD 還要大費周章,搞出個「液態鏡頭」,讓微距和長焦鏡頭合二為一呢?

首先我們要理解微距和長焦鏡頭的關係。瞭解相機鏡頭的朋友們都知道,微距鏡頭其實就是長焦鏡頭。比如佳能的「百微」鏡頭、索尼 FE 90mm 鏡頭,都是微距鏡頭裡的經典款。

使用佳能百微拍攝. 圖片來源:Ery Budi Nurhudha

從焦段的角度衡量,超過 50mm 的鏡頭就可以被稱作長焦鏡頭了。那麼長焦鏡頭都可以作微距拍攝嗎?答案是不一定,問題的核心在於最近對焦距離。

手機上的長焦鏡頭,囿於鏡頭構造,很難在近距離的情況下對焦到被攝物體上。不信打開長焦鏡頭,對準你的手指拍攝。當距離過近,手機就會虛焦或自動切換到主攝鏡頭進行數位裁切。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

此前 Redmi K30 Pro、小米 11 等手機為了實現用長焦鏡頭拍攝微距,都對鏡頭進行了特殊定製,使其長焦微距鏡頭的對焦範圍被限定在 3-7cm 不等。

這就導致這顆長焦鏡頭,只能拍攝微距,無法拍攝遠處的情境。想要拍遠,只能依靠主攝的數位裁切。

Redmi K30 至尊紀念版的長焦微距鏡頭

小米 MIX FOLD 的液態鏡頭,很好地解決了手機端長焦鏡頭的對焦問題,簡單來說就是遠近都能拍得清。

而小米研發這顆鏡頭的目的,也絕不僅僅是為了販賣概念、展示技術力並樹立差異化。因為用長焦端拍攝微距,比超廣角有著諸多優勢。

首先,由於焦段的成倍增加,長焦端拍攝微距,要比同一位置的超廣角擁有更大的放大倍率。被攝物體可以在取景器中被放得更大。

圖片來源:知乎

其次,長焦端拍攝微距,可以實現更好的壓縮感,更淺的景深。也就是說可以讓被攝物體更突出,畫面更簡潔,背景虛化得更好。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

不僅能省下一顆鏡頭的位置,還能實現效果更好的微距拍攝,這就是當前小米液態鏡頭的意義所在。

手機如何重回「單鏡頭時代」?

許多人第一眼看到小米液態鏡頭的海報,以及聽聞這個概念的時候,都以為它是用「黑科技」實現了連續光學變焦。本以為這項技術能「消滅」手機背部繁多的鏡頭,用一顆鏡頭就能實現從廣角到長焦的全焦段拍攝。

但後來發現想像過於美好,液態鏡頭主要是用來解決對焦問題的。

那麼手機如何在保留當前攝影體驗的基礎上回歸單鏡頭呢?這就需要借助相機變焦鏡頭的思路了。比如 2015 年發佈的華碩鷹眼 ZenFone Zoom。其後置的單顆鏡頭,可以實現三倍光學變焦(28mm-84mm)。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

儘管它實現了連續變焦,但鏡頭模組的厚度依舊被控制在了 12mm 以內,秘訣在於潛望鏡結構。華碩將鏡頭模組平行於機身放置,透過兩組棱鏡,將景象折射進感應器中,解決了機身厚度的問題。

接著透過鏡頭模組的馬達,控制鏡片前後移動,以實現連續光學變焦。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

這聽起來是一個很棒的解決方案。但產品的體驗如何呢?我們當時最大的感受就是成像速度慢、快門延遲高,畫質也只能說差強人意。

如果把這套方案放在今天,興許在大底感應器、更先進的 SoC、計算攝影的加持下,畫質問題能得到有效解決。可以說它生錯了時代。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

值得一提的是,這款手機在廣角端最近對焦距離為 5cm,使用長焦端對焦時,最近對焦距離為 30 cm。如果能應用上液態鏡頭技術,或許它在長焦端也能實現 5cm 的微距拍攝。

和華碩 ZenFone Zoom 的方案相似,vivo 在 APEX 2020 上帶來了一顆能夠實現 5-7.5 倍光學變焦的鏡頭。其內建了兩群組固定,兩群組可移動的「四群組鏡片組合」,保證了連續變焦下的高畫質。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

為了實現 8.8mm 的機身厚度,APEX 2020 的電池容量只有 2000mAh。由此可見連續光學變焦鏡頭模組之大,讓其目前難以大規模應用。

APEX 2020 的變焦體驗

在去年 6 月,歐菲光宣佈其研發出史上最薄潛望式連續變焦模組。厚度僅有 5.9 mm。

該款模組的鏡頭由「1GMO6P」3 個群組構成,等效焦距達到 85~170 毫米,光圈為 F3.1~5.1。如果以主攝 28mm 的焦段為基準,這款鏡頭相當於能實現 3-7 倍的連續光學變焦。

小米 MIX 摺疊手機上的「液態鏡頭」,是要解決鏡頭太多還是對焦的問題?會不會只是噱頭?

不過,若想讓潛望式變焦模組大規模應用到手機上,還有許多路要走。比如成像品質、組裝難度、成本等等。

但這種方案依舊讓人期待。或許不久的將來,我們可以看到一款搭載液態鏡頭+潛望式變焦模組的手機。當兩種「黑科技」結合起來,手機的背面將迎來一塊新天地。

使用 Facebook 留言

發表回應

謹慎發言,尊重彼此。按此展開留言規則