光学变焦混合变焦数字的区别是什么?倍数越大越好吗?

在区分三种变焦前,我先回答一下第二个问题,大倍数肯定有意义,但是肯定要优先保证能够清晰成像,再讨论大倍数,当下动辄几十倍百倍的变焦,大多什么都看不清。

回到第一题,变焦这个话题上次火起来我记得还是在卡片相机的年代,那时候小卡片机自带一个可以伸缩的变焦镜头,小白会问相机的数码变焦和光学变焦有什么区别,其实那个时候我们还是很好分辨的。

当你开始变焦,如果镜头也跟着前后运动,那么这就属于光学变焦,而如果你继续放大画面但是镜头没有任何变化,就属于数码变焦了,它是通过裁切来放大的。

在这个阶段光学变焦和数码变焦的区别就很明显了,一个是真正通过光学镜头组的位移来改变 CMOS 能接收到的信息;另一个则是 CMOS 接收到的光线没有变化,然后在数字处理阶段裁切画面来放大。

很显然光学变焦才能做到真正的无损,数字变焦一定会带来画质的下降,恰好因为我们实实在在能看到的镜头变焦而变得清楚了起来。

手机和相机这样单一CMOS 影像系统不同,这么多年以来手机因为厚度和机身空间的限制,主流的思路都是:想要做更多的焦段就只能横向排列多颗 CMOS 来扩展能覆盖的焦段。

比如说我们常见的三摄组合就是一颗 16mm 左右的超广角,颗 24mm 左右的广角,还有一颗 50mm 左右的长焦,及如果要类比的话,其实是相当于你有三台相机,每一台都装上了一个定焦镜头。

而在数字变焦的阶段情况又有些不一样,由于手机的性能更强而且三颗摄像头都可以同时工作,所以在三颗镜头光学焦段之外的衔接部分,实际上是可以融合不同镜头所采集到的信息的,所以这些内容会有厂商把这样的变焦叫做融合变焦或者混合变焦。

因此综合来看的话,如果用画质为标准去排名,大概就是这样:光学变焦>光学接力式变焦+混合变焦>数字变焦。除了需要匹配三摄之间的 CMOS 差异之外,光学调焦+混合变焦可能就是目前最好的方案了。

技术上肯定是能的,之前 OPPO 在 2020 年 8 月的时候就公布了自己的混合光学变焦技术,它利用 3 群组潜望变焦镜片 7片式镜片组合做到了等效焦距 85mm~135mm 的光学变焦,而在 135mm~280mm 的部分则采用多焦段图像融合、多摄视场角对齐和超分算法等等技术做混合变焦。但是OPPO在去年只是通过新闻稿发布,甚至连讲解的视频都没有。可以看作是技术方向的验证,并没有任何实质性打算。

而就在这两天,OPPO在自己的未来影像技术发布会上更新了这一项技术,除了焦段更长了,覆盖范围更广了。也可以看作是现在行业内最热的话题——究竟在影像中,是计算重要还是硬件更重要的一个初步答案。计算固然重要,但是硬件在影像的不可忽视。

目前大多数的手机镜头都是塑料的,比如我们常常听说的 7P 镜头,就是有 7 片塑料透镜组成的镜组,塑料肯定没有玻璃透镜的光学素质更好,但玻璃成本肯定也更高,所以一般的镜头还是会选择全塑料。

但是在设计一个真正光学变焦的镜组时,全塑料透镜还是会让光学部分的短板凸显出来,所以 OPPO 选择了 G+P 也就是玻璃+塑料的组合,通过 2 片非球面玻璃更好的滤除了杂光,也降低了色散等等光学缺陷的影响,最终带来更高的光学性能。

另一方面,OPPO 也给这一套系统设计棱镜 OIS 防抖,因此长焦拍起来也会更稳,抵消手持拍摄的抖动现象。

光学变焦的前提是镜组能够移动,相对于专业微单/单反镜头的手动拧镜头变焦,手机的光学变焦肯定也只能和固定镜头的卡片机一样,通过电子的方式电动调节,但留给手机上光学变焦镜组的空间实在是太小了,如果说相机改变 1mm 焦距对应的是 1mm 的镜头行程,那么手机想要改变 1mm 的焦距,可能只需要移动 0.05mm 都不到。

这就意味着手机光学变焦内部的位置传感器需要有超高的镜组,以往的霍尔传感器就无法升任了,OPPO创造性地采用隧道磁阻传感器(TMR sensor)来感应距离。

TMR磁阻传感器的制作远比铁磁层+绝缘层+铁磁层的三明治结构复杂,它除了三明治结构之外,还在上下增加顶电极层(upper contact)和底电极层(lower contact),两层电极直接与相近的磁层接触,最终就能做到纳米级别的精度,做到指哪打哪的精确光学变焦。

OPPO 上一代的光学变焦方案其实是阶梯式的变焦,因此并不是无极变化,只需要采用成熟的滚珠马达方案就可以搞定,但是它也有缺点,就是行程不够长,也就没办法满足连续光学变焦的顺滑运动。

今年 OPPO 加入了新的导向轴结构,你可以在侧面看到长长的导向轴,因此整个镜组可以运动的行程变得更长,而且可以在移动过程中做到更大的倾斜角度,也就能支持更高倍率(85mm~200mm)的无损光学变焦焦段。

从 85mm~200mm 全光学变焦,意味着如果我们按 24mm 是主摄的话,它就是一个能覆盖约 3.8x~8.4x 的光学变焦超长焦,从经典的人像焦段一直到远摄超长焦都可以覆盖,在这个范围内都是无损变焦,每一个焦段都能利用上全部的 CMOS, 画质也就不会有损失。

上图左是 Find X2 Pro实拍样张(3.8倍),而上图右则是 OPPO连续光学变焦,可以看出来在新的连续光学变焦明显会有共锐利的表现,能记录下更多的信息。

另一个很大的优势就是在这颗镜头上,它的变焦过程没有任何跳变,所有的焦段都在同一颗 CMOS 上成像,也就不存在色差和卡顿感,拍摄照片可以得到更统一的色调,而拍摄色偏也可以有更加稳定的变焦体验。

但是你看,目前的科技也只能让我们再一定的焦段(比如说这次 OPPO 公布的长焦部分)做到连续光学变焦,不知道以后会不会是三颗镜头,超广角支持 16mm-24mm 连续光学变焦,中段主摄支持 24mm-70mm 连续光学变焦,这样就跟相机上的「大三元」很像了。

真正的光学变焦是指通过改变镜头模组结构,从而可以在一定的焦距范围变化。 照相机变焦镜头伸缩才能实现,可以实现比如18-135之间任意一个焦距点。而手机摄像头并不能真正的光学变焦,手机的几倍光学变焦指的是其他镜头焦距与主摄焦距的比值,比如2倍人摄镜头,3倍长焦镜头,5倍潜望镜镜头,只是固定的几个点。在这几个点周围的焦距还是 数码变焦获取。

混合变焦,就是通过软件,把镜头串起来,用户操作画面放大缩小,手机自动在摄像头之间切换, 混合变焦的倍数,是指最小焦距镜头–最大焦距镜头的比值。

倍数可以说是越大越好, 但是有利就有弊,潜望镜长焦得到更清晰的远处景物拍,弊端就是分量上去了,成本也高一些。手机空间就那么局促,拥挤,这个占的多了,别处就要减少。

光学变焦:是通过改变镜头镜组结构改变焦段实现变焦,是不会损失有效像素或者画质的。更通俗点来。

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