手機長焦原理(手機長焦是什么)
2019年，隨著華為P30Pro和OPPOReno10倍變焦版的推出，潛望式長焦鏡頭帶來的全新拍攝視角徹底改變了消費者對手機攝影的印象。從這時起，越來越多的手機開始放棄輕薄的特點，改用潛望式長焦鏡頭，以滿足當(dāng)時消費者的需求。
圖片來源華為官網(wǎng)
公開數(shù)據(jù)顯示，2019年全球搭載潛望式長焦鏡頭的智能手機出貨量約為1500萬臺，2020年約為8300萬臺，迎來增長高峰，增長率高達400%。無論從哪個角度來看，潛望式長焦鏡頭都將是未來手機的主流配置之一。
但眾所周知，這兩年潛望式長焦鏡頭的受歡迎程度顯然已經(jīng)不如以前那么火爆了。尤其是到了2022年，大部分旗艦手機都不約而同地放棄了曾經(jīng)作為重要賣點之一的長焦鏡頭，取而代之的是更多注重實用性的鏡頭。
圖片來源一加官網(wǎng)
難道潛望式長焦鏡頭流行了兩年，就已經(jīng)要被市場拋棄了嗎？還是如今的手機廠商已經(jīng)拿出了更好的兼顧實用性的解決方案？
怎么大家都不“愛”高倍率長焦了？
潛望式長焦鏡頭當(dāng)然可以帶來更長的焦距，讓用戶捕捉到更遠的風(fēng)景。如果說畫質(zhì)決定了畫質(zhì)的上限，那么焦距則決定了畫質(zhì)的下限。不過潛望式長焦的缺點也很明顯。首先是體積和重量的問題。它將進一步擠壓手機本已非常寶貴的空間，導(dǎo)致手機廠商不得不對其進行閹割，以達到手機重量的平衡。除去其他配置，最常見的就是減少電池容量。
其次，潛望式長焦鏡頭的模組成本也非常高，光路結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜。想要它發(fā)揮出全部實力，就必須依靠專業(yè)的算法，所以它的調(diào)節(jié)難度比普通傳感器要高很多。此前，有手機廠商曾公開表示，潛望式長焦鏡頭的成本非常高，再加上光學(xué)防抖，價格甚至比很多外底主攝還要貴。這也是困擾手機廠商的一個難題。他們不僅要滿足消費者的需求，還要保證手機的價格在消費者可以接受的范圍內(nèi)。很難找到一個平衡點。
圖片來源小米官網(wǎng)
最后，潛望式長焦鏡頭雖然只發(fā)展了兩三年，但無論是尺寸還是畫質(zhì)都已經(jīng)幾乎達到頂峰，很難實現(xiàn)重大突破。隨著手機主攝像頭的尺寸越來越大，進一步擠壓了潛望式長焦鏡頭的空間，潛望式長焦鏡頭的像素可能一直在增加，從最初的800萬到1300萬，再后來，是5000萬，甚至是6400萬，但起決定性作用的傳感器尺寸并沒有改變。這對于長焦鏡頭畫質(zhì)的提升有著很大的限制，尤其是在夜間光線條件較差的情況下，長焦鏡頭的性能與主攝的差距會進一步拉大。
畢竟手機的成像原理和相機是一樣的，但是手機受限于機身尺寸，相機不能做得太厚。因此，與相機相比，手機除非不考慮厚度，否則必須發(fā)展長焦。顯然這是不可能的。消費者無論你多么喜歡拍照，多么喜歡長焦鏡頭，你都永遠無法接受又厚又重的瓷磚機。
由于種種原因，配備潛望式長焦鏡頭的手機越來越少。這樣的鏡頭成本高，占用空間大，而且不太實用。但直接放棄長焦鏡頭是不現(xiàn)實的。隨著消費者對手機影像的需求越來越強烈，長焦鏡頭需要另謀出路。幸運的是，一些手機廠商已經(jīng)找到了解決方案。
融合算法才是未來？
不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)，除了小米和三星之外，幾乎所有的影像旗艦都走了另一個方向：用高品質(zhì)的硬件配合融合算法，讓紙面上的參數(shù)變得沒有參考價值。最典型的是華為P50Pro/Mate50Pro、vivoX90Pro+和小米13的新方案。雖然三者都配備了更高質(zhì)量的長焦傳感器，但它們都無一例外地將推薦變焦倍數(shù)設(shè)置為3.5倍。而且不是常見的5次。
雷科技繪圖
也就是說，不少廠商已經(jīng)開始通過更強的AI算法、更先進的ISP處理器、高質(zhì)量的傳感器和算法，降低手機的長焦效果，實現(xiàn)無損變焦效果。簡單來說，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間的限制，注定了智能手機在硬件方面無法像專業(yè)相機那樣發(fā)揮自如，因此計算融合攝影成為了最有前途的方向。
有趣的是，這些手機的3.5倍焦距并不是我們傳統(tǒng)認為的超過這個倍數(shù)、畫質(zhì)嚴重下降的數(shù)碼變焦。畢竟在大多數(shù)人的認知中，像這樣的5倍IMX586或者三星的10倍A更長的焦段會帶來更好的性能。不過根據(jù)實際測量，vivoX90Pro+上的長焦鏡頭可以實現(xiàn)3.5倍到10倍之間的無損變焦。這個表現(xiàn)比小米12SUltra的表現(xiàn)還要恐怖，也算是主力級別的傳感器了。
雷科技拍攝（放大倍數(shù)更高，畫質(zhì)更清晰）
雷科技攝
這里簡單回答一下大家好奇的問題，為什么焦距被限制在90mm（即3.5倍變焦）。例如，由于鏡頭限制，許多旗艦成像手機過去只有三個焦段：0.6X、1X和5X才能獲得最佳圖像質(zhì)量。其他時候，無論是1.2X還是4.9X，他們都依賴數(shù)碼變焦和鏡頭裁剪。這證明了手機攝影中“焦距越長，成像質(zhì)量越差”的結(jié)論。
雷科技繪圖
vivo、華為等廠商的操作是為了解決1X到5X的畫質(zhì)差距，讓手機在變焦到3.5x時可以直接調(diào)用長焦鏡頭。畢竟大多數(shù)消費者都是使用兩根手指進行放大的方法或者直接拖動縮放條。只有少數(shù)消費者知道如何點擊三顆鏡頭對應(yīng)的焦距選項來獲得最佳的成像質(zhì)量。
當(dāng)然，有讀者會懷疑，你的算法優(yōu)化得再好，成像質(zhì)量也肯定不如光學(xué)定焦（手機上的光學(xué)變焦其實應(yīng)該叫光學(xué)定焦，畢竟，大多數(shù)情況都是根據(jù)鏡頭）剪裁）。確實如此，但高倍長焦意味著潛望式長焦鏡頭的模組長度會變得更長、更大，進一步占用手機內(nèi)部空間。如果有讀者看過近幾年影像旗艦的拆解，在視頻/圖片中，應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)潛望式長焦鏡頭所占用的空間幾乎已經(jīng)追上了/超過了主攝所占用的空間。這其實與研發(fā)潛望式鏡頭的初衷背道而馳。畢竟?jié)撏介L焦鏡頭設(shè)計的初衷就是為了減少一顆高品質(zhì)長焦鏡頭在手機內(nèi)部所占用的空間。
圖片來源B站Up主@微電腦點
當(dāng)然，這并不意味著手機的長焦鏡頭已經(jīng)達到頂峰。除了潛望式長焦設(shè)計之外，很多手機廠商其實也做了其他嘗試：伸縮鏡頭、直立鏡頭等，小米OPPO等廠商也推出了相關(guān)概念機。但由于目前的技術(shù)和成本原因，我們在短時間內(nèi)還很難看到搭載此類技術(shù)的產(chǎn)品。
總體來說，手機廠商砍掉潛望式長焦鏡頭是板上釘釘?shù)氖虑椤Ｅc其讓長焦鏡頭占據(jù)越來越多的空間，不如用全像素融合算法帶來手機長焦鏡頭的發(fā)展。來到一個新的解決方向。不過，如何讓消費者接受手機長焦倍數(shù)“倒退”的事實，還要看各個廠商如何宣傳，如何讓消費者體驗到它的優(yōu)勢。
手機的影像發(fā)展還得靠“計算”
在之前的文章中已經(jīng)多次提到，由于手機的空間問題，傳感器尺寸無法做得越來越大。現(xiàn)在已經(jīng)基本觸及天花板了。然而，這與消費者日益增長的拍照需求成了矛盾。手機上的空間有限，但手機擁有相對強大的計算能力，所以在更先進的傳感器出現(xiàn)之前，“計算出來”的照片會更容易滿足消費者的需求。
事實上，隨著手機芯片ISP計算能力和算法的提升，計算成像已成為近年來手機成像新的發(fā)展方向之一。比如手機上常見的夜景拍攝、延時曝光、星空模式等，都是依賴算法的。實現(xiàn)。自從手機進入計算攝影階段后，手機成像的發(fā)展不再純粹由硬件支撐，更重要的是來自于算法強大而精準(zhǔn)的計算能力。硬件決定成像的上限，而軟件決定成像的下限。只有兩者共同作用，才能達到更好的成像效果。
雷科技攝
也許在一些讀者眼中，計算攝影代表著不現(xiàn)實，認為再這樣下去手機永遠無法超越相機。事實上，智能手機的圖像定位與相機的圖像定位完全不同。計算攝影讓普通人無需掌握專業(yè)攝影知識就可以做到。它可以拍出及格線以上的照片，后者給了專業(yè)攝影師或攝影愛好者足夠的自由發(fā)揮空間。未來，手機成像一定會發(fā)展得更加貼近用戶的日常生活，讓普羅大眾也能跨入攝影的門檻。我想這就是手機影像的初衷，真正普及它。
當(dāng)計算攝影成為智能手機的“新賽道”時，就表明不同廠商之間的短兵相接還沒有結(jié)束，戰(zhàn)斗仍是一種常態(tài)。我們只需要拭目以待。