從華為P40系列看手機變焦：數(shù)碼變焦、混合變焦、光學(xué)變焦啥區(qū)別？

北京時間4月8日晚19：30，華為P40系列國行版發(fā)售，華為P系列在影像方面的探索一直走在前列。這一次華為P40系列為我們帶來的驚喜不僅是這枚5000萬像素的1/1.28英寸超大RYYB主攝（單像素面積1.2um，四合一等效2.4um），這次華為P40系列帶來的驚喜還體現(xiàn)在長焦鏡頭上：

華為P40 Pro上搭載世界首款RYYB陣列長焦鏡頭，可以實現(xiàn)最高5倍光學(xué)變焦，10倍混合變焦和最高50倍的數(shù)碼變焦；而華為P40 Pro+上則是更夸張地首發(fā)全球首款支持10倍光學(xué)變焦的潛望式鏡頭。

P40 Pro+的長焦鏡頭

通過華為官方放出的宣傳材料我們能夠了解的是華為P40 Pro+在傳統(tǒng)潛望式鏡頭橫置長焦鏡頭模組和感光器件基礎(chǔ)之上，進一步采用全新的多反射潛望式光路折疊技術(shù)，實現(xiàn)5次反射光路，進而提升了潛望式長焦焦距，這樣精妙的設(shè)計既可以實現(xiàn)更為強悍的變焦效果，也能進一步平衡長焦鏡頭占用的體積。

接著華為P40系列國行發(fā)布會，我們正好和大家講一講關(guān)于手機長焦的那些事兒。如果要講清楚手機變焦鏡頭的發(fā)展，我們就先要理解手機長焦鏡頭中的“光學(xué)變焦”“數(shù)碼變焦”和“混合變焦”是什么意思。

手機長焦鏡頭中的各類變焦是什么鬼？

現(xiàn)在手機長焦鏡頭中的各類變焦分為“光學(xué)變焦”“混合變焦”和“數(shù)碼變焦”三種模式。我們以華為P40 Pro的長焦鏡頭為例：支持5倍光學(xué)變焦，10倍混合變焦和最高50倍的數(shù)碼變焦。那么這三種變焦都是什么意思呢？

光學(xué)變焦

光學(xué)變焦的定義是依靠光學(xué)鏡頭來實現(xiàn)的變焦效果。也就是在實際的變焦過程中，相機鏡頭內(nèi)的鏡片通過位移的方式放大或縮小需要拍攝的景物，而實際的變焦倍數(shù)需要鏡頭、物體與焦點三方位置確定?？梢哉f光學(xué)變焦是畫質(zhì)無損失的變焦過程。但智能手機中，如果要嚴(yán)格依照光學(xué)變焦實現(xiàn)變焦，那么智能手機的很大一部分體積都將會是鏡頭模組。

嚴(yán)格實現(xiàn)光學(xué)變焦需要占用很大體積，圖為支持3倍光變的天語C700

絕大多數(shù)的手機鏡頭并不是通過移動鏡片實現(xiàn)變焦的目的，而是通過定焦鏡頭通過數(shù)碼裁切實現(xiàn)的變焦效果。智能手機目前采用的長焦鏡頭普遍是固定焦距的長焦鏡頭，從1倍默認到2倍變焦均是主攝進行的數(shù)碼變焦過程，而2倍以上的變焦會切換到長焦鏡頭并以定焦長焦鏡頭以數(shù)碼變焦的模式拍攝。

數(shù)碼變焦

數(shù)碼變焦的定義是通過軟件將相機獲取的圖片中的每個像素面積增大實現(xiàn)放大變焦的效果。如果我們打開相機App，通過手指不斷放大相機取景框中的畫面，這個過程就是數(shù)碼變焦在手機中的應(yīng)用。簡單來說，數(shù)碼變焦相當(dāng)于對圖像進行了裁剪。

原圖（左）、10倍光變（中）和10倍數(shù)碼變焦（右）

與光學(xué)變焦不同的是，數(shù)碼變焦的效果并不是無損效果，在數(shù)碼變焦的過程中，圖片的細節(jié)會因為裁切照片的像素不足而造成圖片模糊。從技術(shù)原理來說，光學(xué)變焦是優(yōu)于數(shù)碼變焦的，但手機的特性決定了手機不可能搭載體積碩大的光學(xué)變焦鏡頭，因此手機上的數(shù)碼變焦應(yīng)用要多于光學(xué)變焦。

混合變焦

混合變焦是專屬手機的變焦技術(shù)，混合變焦技術(shù)的基本原理是在一枚鏡頭進行數(shù)碼變焦的基礎(chǔ)上再通過其他鏡頭的拍攝取景用來補充變焦后丟失的細節(jié)，混合變焦的具體成像效果介于光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦之間。同時為了便于用戶更容易理解，混合變焦在一些場合下也會被稱為“無損變焦”。

5倍數(shù)碼變焦（圖左）和5倍混合變焦（圖右）成像對比

智能手機上的三種變焦方式，光學(xué)變焦成像最好，混合變焦次之，數(shù)碼變焦效果相對差些。而目前智能手機上的潛望式長焦鏡頭是目前能夠大規(guī)模量產(chǎn)的最佳方案。手機搭載攝像頭以來，手機對于變焦的探索就沒止步，下面我們盤點一些具有代表性的支持變焦的手機。

支持變焦的代表性手機盤點

2004年5月：手機變焦的開始

夏普V602SH

2004年5月，沃達豐在日本東京發(fā)布夏普V602SH、東芝V601T、三菱V401D和三洋V401SA四款智能手機，而這四款手機均支持光學(xué)變焦的手機。其中最有代表性的是夏普V602SH，這款手機在當(dāng)時搭載了2倍光學(xué)變焦的200萬鏡頭，可以拍攝最大分辨率為1600 x 1200像素的照片。而夏普也在后續(xù)推出了升級版的夏普V903SH。此后手機開啟了對于變焦的探索之旅。

2013年6月：第一款支持10倍光學(xué)的安卓手機

三星GALAXY S4 Zoom

此前的Altek Leo A14在安卓系統(tǒng)上實現(xiàn)了3倍光學(xué)變焦和最高5倍的數(shù)碼變焦。但前者顯然不如三星Galaxy S4 Zoom更具有代表性。這款手機在手機變焦中首次實現(xiàn)了對于10倍光學(xué)變焦的支持，在拍攝硬件上光學(xué)防抖、氙氣燈一應(yīng)俱全。時至今日，三星Galaxy S4 Zoom的變焦理念還是具有參考價值的。

2019年：潛望式長焦鏡頭在手機上大規(guī)模商用

長焦鏡頭內(nèi)部構(gòu)造

2019年，各大手機廠商在手機上紛紛內(nèi)置了潛望式長焦鏡頭，這類長焦鏡頭實現(xiàn)的原理為長焦定焦鏡頭，相比三星Galaxy S4 Zoom，現(xiàn)在手機內(nèi)置的潛望式長焦鏡頭無法通過鏡頭模組的移動實現(xiàn)變焦，而潛望式定焦長焦鏡頭的優(yōu)勢在平衡占用體積與手機實際變焦的體驗，可以說目前的潛望式長焦鏡頭是經(jīng)歷史考驗的產(chǎn)物。

而在2020年，主流手機廠商旗艦均搭載潛望式長焦定焦鏡頭，隨著潛望式長焦鏡頭的鋪貨，長焦鏡頭的成本也會下調(diào)，用不了多久，潛望式長焦鏡頭也會下放至中端機甚至低端機，可以說潛望式長焦鏡頭開啟了長焦鏡頭的普及時代。

總結(jié)

從手機變焦的歷史中不難發(fā)現(xiàn)，手機在變焦的探索過程中嘗試通過不同的變焦技術(shù)路徑嘗試了手機變焦的諸多可能性，變焦表現(xiàn)最好的光學(xué)變焦目前受制于技術(shù)和成本的原因無法大規(guī)模商用手機上，目前商用的潛望式長焦鏡頭可以說兼具了成本、體積占用和實際變焦體驗的優(yōu)點。

實事求是的說，目前大規(guī)模商用的潛望式長焦鏡頭仍是一種技術(shù)上的折中方案，但人們對于長焦技術(shù)的探索不會止步，我們也相信未來會有手機長焦鏡頭中會有精妙的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)更為優(yōu)質(zhì)的變焦效果。