在 6 月 6 日,华为一底双长焦专利曝光了,成功吸引业界、消费者关注,因为即将发布的 Pura 80 Ultra 很可能使用这一技术。一底双长焦到底有什么神奇之处,会像 P30 Pro 上潜望式长焦镜头那样再一次改变手机发展史么,这要从智能手机长焦发展说起了。
在 2013 年,三星推出了首款具备光学变焦功能的智能手机 Galaxy S4 Zoom,它后置摄像头采用了一块 1/2.3 英寸、1600 万像素 CMOS 传感器,搭载了一支等效 135 画幅 24-240mm F3.1-6.3 十倍光学变焦镜头,长焦端焦距几乎其它手机 10 倍,还具备光学防抖功能,同时带有一个高亮的 Xenon 氙气闪光灯。可以说,三星是把智能手机和便携数码相机融合到一体了。
在第二年,三星推出了 Galaxy S4 Zoom 升级款,也是 Galaxy Zoom 系列的绝唱—— Galaxy K Zoom,传感器像素增加到 2070 万,依然 24-240mm 十倍光学变焦,官方未列明光圈,但大概率与 Galaxy S4 Zoom 一样。
如果讨论 Galaxy K Zoom 为何失败,相信很多人认为是因为手机又大又重——大小为 137.5 x 70.8 x 16.6 mm、重量达到 200g,但更关键原因在于它没抓住当时手机摄像头主要矛盾——画质不够好,急需提升画质,做到日夜都能拍好。同年发布的 iPhone 6/Plus 只有一个后置摄像头,使用的是 800 万像素 BSI CMOS 传感器,光圈不过 F2.2,只有 Plus 带有防抖功能。这个摄像头无法与当下手机相比,但是凭借定焦镜头的优势,画质吊打 Galaxy K Zoom 十倍变焦镜头无难度,但它的画质表现距离瓶颈尚早。
在认识到 Galaxy Zoom 的不足后,联想在 2016 年推出了 Moto Z 手机,这款手机采用了模块式设计,在默认状态下是一台 5.5 英寸屏幕、后置单摄像头的手机,但在拆下背壳后能看到藏在当中的电子触点。通过电子触点,用户可以更换电池、投影仪、扬声器以及哈苏 HASSELBLAD TRUE ZOOM 摄影模块,摄像模块拥有 10 倍光学变焦,长焦端达到 250mm。很显然,Moto Z 比 Galaxy Zoom 更适合日用,其设计思路也比某款外接望远镜的手机不知高到哪里去了。但是 10X 光学变焦镜头与 1/2.3 英寸小底的组合导致其画质无法超越 Galaxy Zoom,模块式设计也未能成为主流。
在 2019 年,手机长焦镜头里程碑产品出现了,那就是华为 P30 Pro,它除了超广角镜头与主摄外,还搭载了 8MP 潜望式长焦镜头,实现了 5X 光学变焦,首次在手机做出了一个超 100mm 紧凑式长焦镜头(125mm F3.5)。严格来说,这不是光学变焦功能,它是通过切换不同摄像头而不是改变单个镜头焦距实现的,但手机空间就这么点了,也不能要求这么多,光学变焦就光学变焦吧。P30 Pro 潜望式长焦镜头意义在于近乎不影响手机厚度、重量下,就提供了长焦镜头,让用户通过手机,而不是一台搭载手机操作系统的相机获得了长焦拍摄的乐趣。在 P30 Pro 之后,配有潜望式长焦镜头的手机如雨后春笋般涌现,也逐步成为旗舰手机的标配。
顺便一提的是,华为 P30 Pro 并非第一台使用潜望式镜头的手机,华硕在 2015 年发布的 ZenFone Zoom 才是。ZenFone Zoom 使用 1/3 英寸、13MP 传感器与 HOYA 的 10 片光学结构镜头,只是它只有 3 倍光学变焦(28-84mm f/2.7-4.8),变焦慢,画质不佳,5.5 英寸屏下重量达到 185g、厚 11.95mm,用的还是英特尔 Atom Z3580 处理器,槽点满满。
在潜望式长焦风行后,厂商开始思考如何做到光学变焦,三星方案是更多镜头。2021 年推出 Galaxy S21 Ultra 采用了 72mm 直立式 +240mm 潜望式双长焦镜头,加上还有一个 13mm 超广角镜头,视角覆盖范围超越了 Galaxy K Zoom。三星这一设计方案一直沿用至今,并有不少品牌学习。
相机大厂索尼的变焦方案要正宗很多——在潜望镜头上做内变焦。2022 年推出的 Xperia 1 IV 使用了一个 1200 万像素长焦镜头,镜头可以在 85-125mm 间实现无级光学变焦,只是长焦镜头用的 1/3.5 英寸小底,在变焦倍率仅有 1.47X 下光圈只能做到 F2.3-2.8,战斗力还不如大底 +In-sensor zoom。而今年推出的 Xperia 1 VII 长焦镜头焦距提升至 85-170mm,但依然是 1/3.5 英寸小底,长焦光圈也缩小到 F3.5。
苹果 iPhone 15 Pro Max 的 5X 长焦镜头则是参考了望远镜设计,使用了一块四棱镜 TetraPrisma,光线在进入镜头后会经过多次反射,进而拉长焦距,用一个很小的镜头就实现 120mm 长焦与 F2.8 光圈。不过这一设计代价是最近对焦距离非常远,无法实现长焦微距功能,所以没有其它品牌跟进这一设计。
而华为一底双长焦专利是全新的设计思路,它在普通潜望式长焦镜头上增加一个外露的透镜,然后通过棱镜在两个外露透镜间移动实现变焦,而且为了容纳更大尺寸的 CMOS 图像传感器,传感器倾斜放置。在公布专利的同一天,华为还放出一段 Pura 80 宣传视频,如果专利与视频是打配合的话,根据视频中信息推测,Pura 80 Ultra 一底双长焦摄像头原生焦距很可能是 3.7X、10X(85mm、230mm),并能通过 In-sensor zoom 实现 20X 输出,画质非常值得期待。
不过从现有信息来看,一底双长焦存在一个不足,在拍摄视频并进行光学变焦时,由于棱镜在两个透镜之间移动,在短时间内无法正常显示图像。要解决这一问题,首先缩短棱镜移动时间,同时在棱镜移动时对画面进行插帧,实现平滑过渡,这样处理必然会降低画质,但都用手机拍摄视频了,有必要在乎 0.1 秒画质变差么?
结语
在 2025 年里,潜望式长焦镜头在逐步下放到中端手机之上,旗舰手机搭配更强的长焦镜头成了必然的选择,华为一底双长焦技术无疑让人抱有相当大的期望,它是否会用到 Pura 80 Ultra 之上,估计得在 6 月 11 日才能揭晓。
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