潛望鏡鏡頭組最高能做到幾倍光學變焦?

Singularity1997



這裡暫且認為題主問的是手機上面搭載的潛望鏡頭模組吧,畢竟相機上面搭載潛望鏡頭的機器,也就是卡片機這種需要控制體積尺寸的機器了,還有就是目前富士、徠卡這些品牌推出的旁軸相機。單反相機一直都是使用可變焦的光學鏡頭。

為什麼要做混合變焦?


通常來說,我們在過去討論數碼相機的變焦方式的時候,一般會有兩種形式:
  • 第一種是光學變焦,採用機械結構改變鏡片模組之間的距離來控制最後投射到CMOS上的光線來實現變焦。光學變焦最大的好處是對畫質沒有損害,壞處顯而易見就是鏡頭的結構複雜,無法做小到手機裡面去。
  • 第二種是數碼變焦,採用直接裁切CMOS輸出的照片尺寸再放大顯示來實現。這樣的好處就是不需要變焦鏡頭,壞處就是畫質成幾何倍下降。比如說一個4800萬像素的CMOS,裁切10倍後就只剩下480萬像素了,畫質對比肯定下降得很快。

那麼從2015年開始之後,隨著手機拍照功能方面的不斷成熟,新的技術出現了,也就是目前所謂“混合變焦”。從字面意思上來說不難理解,就是結合了“光學變焦”和“數碼變焦”的技術來綜合實現變焦的特性。


我們拆分到拍照的具體場景來說,一個用戶拍照的時候,無非有三種比較常見的模式:第一種是普通的場景,就是做一些信息方面的記錄,這種時候需要的是確保拍出來的內容不變形,可以準確還原;第二種是旅遊的時候難免要拍一些風景照片,那麼就需要拍攝的角度足夠廣;第三種是拍攝人像或者遠處物體的需求,這種就需要長焦鏡頭來解決。



因此從用戶的需求出發,對於拍照的場景而言,廠商需要想辦法從14mm的超廣角端滿足風景拍攝;到26mm廣角端滿足日常需求;到最後50mm以上的中長焦端滿足人像和攝遠需求。因此手機在無法裝下體積巨大的光學變焦鏡頭上,只能夠將不同的焦端才分開來實現。

如何實現混合變焦?


上文我們說了,因為拍照場景的差異,導致廠商必須要提供從14mm一直到50mm以上的焦段才能夠滿足用戶的使用需求。如果說單純需要依靠數碼變焦裁切畫幅的形式來實現功能的話,那麼廠商就需要提供14mm焦段的鏡頭,再以數碼變焦的形式放大至少5倍,實現從14mm到超過50mm的焦端。那麼如果按照目前默認輸出1200W像素來說,至少要使用一枚超過6000W像素的CMOS才可以實現。即便是現在,也沒有多少手機型號使用的傳感器是6000W像素以上的。

那麼單個攝像頭不行,我們就把焦端進行拆分,然後再裝上多個鏡頭不就好了?這也就是目前手機多鏡頭來解決變焦的原因。目前常用的多鏡頭方案都是“超廣角+廣角+長焦”來實現的,也就是說鏡頭至少要被拆成三個焦端:
  • 第一個是搭載一枚14mm左右的超廣角鏡頭,負責在拍攝風光或者微距時使用。
  • 第二個是搭載一枚26mm的廣角主攝像頭,負責大多數場景的拍攝使用。
  • 第三個是搭載一枚50mm以上的長焦鏡頭,負責在拍攝遠處物體,以及拍攝人像時使用。

三枚鏡頭雖然自身也無法實現焦端的變化(因為體積問題,手機上的鏡頭採用的都是固定焦段的定焦鏡頭),但是結合到一次,就可以實現不同焦段在不同鏡頭之間切換來緩解單純只依靠一枚鏡頭來裁剪畫幅導致的畫質損失。

舉個很簡單的例子,如果一個手機14mm超廣角端配備的是2400萬像素的CMOS,而50mm長焦端配備的是800W像素的CMOS。如果單純只依靠14mm超廣角端進行畫幅裁切得到圖像,裁切5倍之後就只剩下400W像素的圖片了。但是如果是從14mm鏡頭切換到50mm鏡頭,那麼拍出來的照片還有800W像素。這就是通過安裝多個鏡頭進行切換來提高畫質的混合變焦手段。

為何使用潛望式鏡頭?


上文我們知道了,目前手機上採用的大多都是“超廣角+廣角+長焦”三攝的設計,部分廠商還會另外再加入一個“TOF”景深鏡頭,不負責具體成像,只是測量拍攝環境物體之間的距離關係來讓算法更好的摳圖和渲染。

超廣角和廣角鏡頭還好說,都已經是固定了14mm左右和24mm左右的鏡頭就可以了。但是“長焦”這個概念就非常寬泛,多長才叫長???如果像iPhone那樣,只是裝了一枚52mm的1200W像素長焦鏡頭,那麼如果我要拍攝更遠的比如說200mm焦端的圖像怎麼辦呢?又得裁切4倍,只剩下300W像素。

於是潛望式鏡頭就順理成章的出現了。由於定焦鏡頭,焦端越長,鏡頭模組就會越長,這樣導致手機就會越做越厚。而如果將鏡頭倒著橫置在手機機身內部,那麼就可以把焦端做得更長一些,比如說華為P30 Pro上面的潛望式鏡頭做到了125mm,800W像素。

但是,潛望式鏡頭本身也並不是光學變焦,而依舊是一枚固定焦端的定焦鏡頭。無論是華為P30 Pro,還是OPPO Reno 10倍變焦版,到現在三星S20上面的潛望式鏡頭,都只是固定焦端,並不能實現所謂機械結構改變來實現光學變焦。實際上到目前為止,只有華碩的Zenfone Zoom,以及vivo的APEX 2020版本,採用的潛望式鏡頭是搭載了可以機械結構實現3倍左右光學變焦,但是都停留在概念機無法量產。


因此在未來,手機廠商的方向,一方面是要進一步加強算法,另一方面就是要想辦法實現潛望式鏡頭的光學變焦結構儘快商用。


PM宋先生


潛望式鏡頭就是為了解決手機輕薄的特點鏡頭不能凸出而設計的解決方案。將cmos豎置在手機內通過鏡片移動和稜鏡折射達到光學變焦的目的。能做多少倍取決於手機內部留給鏡頭的空間有多大。太大了電池要縮小續航差,太小了變焦沒有實際意義。

這種設計是要優於多個不同焦段鏡頭在手機背面通過算法混合變焦的。因為鏡頭切換會很突兀,視角和色彩也會改變,成像質量各鏡頭都不一樣。同時攝像頭太多手機內部空間也會被擠壓。

目前做到10倍已經非常了不起,相信未來手機更新會大大超過我們的想象。


萬手先生


15年前索尼的T1,當時時間最薄的卡片相機,和手機厚度差不多,就是三倍光學變焦


同昌合


3倍問題不大,5倍有點困難,10倍很難,50倍的成本不如去買個二手長焦卡片機划算


7千山雪寂7


5倍變焦


天使眼


潛望式鏡頭的變焦倍數基本限制在5倍,承載不了大變焦鏡頭。


姚子龍yzl


基本在5倍左右


小李子—攝影📷


5倍無損變焦技術


金色小錦豬


十八倍


分享到:


相關文章: