最近几年手机影像的进步大家都是有目共睹的,在某种程度上,旗舰手机的影像性能已经非常接近 M43 等小型数码相机。而且在算法介入的情况下,直出的照片质量以及观感甚至更好。
背后的功劳,除了影像算法的迭代进化外,最关键的还是硬件性能的提升,更大的传感器、更出色的长焦光路设计,使得旗舰手机在各个焦段的影像性能都得到了很好的提升。
不过,主摄传感器的 " 硬件红利 " 已经接近尾声,受限于手机空间,短时间里很难再有显著的突破,这也让许多手机厂商将目光投向长焦。作为手机影像的 " 兵家必争之地 ",长焦性能近年来备受关注,而在华为的 Pura80 系列开始预热后,更是将讨论度推至新的巅峰。
图源:华为
因为 Pura80 系列将采用 " 一底双长焦 " 技术,简单来说就是只需要一个传感器就可以实现两个不同的光变(光学变焦)焦段,降低双长焦镜头对手机内部空间的挤占。那么,这项新技术是否会开启国产旗舰手机的新一轮长焦技术革新?以下是雷科技的看法。
关于一底双长焦的讨论其实最早在去年 12 月就已经出现,当时微博博主 " 数码闲聊站 " 曝光称国内某品牌正在测试一款新的长焦方案,将采用 1/1.3 英寸的超大底多焦段潜望镜结构,彼时就有猜测会是 " 一底双长焦 "。
而在前段时间发布的 Pura80 海报上,这个传言也得到进一步佐证,独特的长焦结构已经引起许多人的关注,随后华为公布的新专利更是对此 " 一锤定音 ",敲定了 " 一底双长焦 " 技术的存在。
在华为的专利描述中,该镜头由前透镜组、可移动转折单元及双后透镜组等三个结构组成,通过可移动的转折单元实现光路的改变,可以在一个传感器上实现两种截然不同的焦段光路。
下面是用专利中展示的结构示意图,方便大家了解:
根据描述,该镜头将具有 F1 和 F2 两个有效焦段,其中 F1 焦段(更远离传感器的那个)将显著大于 F2 焦段,不过具体的倍数在专利中并没有明确说明。但是在华为最新公布的演示视频里,可以看到相机界面的预设倍数为 "W/1x/2x/3.7x/10x",其中 W 为超广角,"1x/2x" 则是主摄的变焦倍数,那么 3.7x 和 10x 就是两颗长焦的光变焦段。
图源:华为
单从光变焦段的倍数来看,Pura80 并没有超越现有的旗舰手机,达到此前大家预测的 20 倍光变的程度(个人判断大概率为混合无损变焦),那么问题来了,一底双长焦的优势又是什么呢?
事实上,一底双长焦主要解决的是双潜望镜头对手机空间挤占的问题,通过共用一个传感器和后透镜组的设计,可以省下更多的空间来安装更大尺寸的传感器,并且降低影像模组的 " 占地面积 " 和手机厚度。
不过,这并非 " 一底双长焦 " 技术首次出现在手机上,通过检索,小雷发现在 2021 年发布的 Sony Xperia 1 Ⅲ上,索尼就使用过类似的 " 一底双长焦 " 技术,只不过光变焦段为 2.9x/4.4x,与 Pura80 的 3.7x/10x 差距很大。
而且从索尼官方的演示视频来看,Xperia 1 Ⅲ的一底双长焦原理与 Pura80 也有很大区别。Xperia 1 Ⅲ的长焦是由 " 折返棱镜 + 固定前透镜组 + 滑动变焦组 + 后透镜组 " 等部件组成,焦段的变化主要依赖于滑动变焦组的移动,所以称之为 " 一镜双焦段 " 或许更恰当一些。
图源:索尼 制作:雷科技
简单来说,你可以把 Xperia 1 Ⅲ的长焦理解为一颗具备内变焦能力的 " 镜头 ",通过改变变焦镜片组的位置,实现光路变化,进而改变焦段,在整个过程中折返棱镜和前透镜组都是固定的。
而 Pura80 则是移动折返棱镜(第一转折元件),并在 G01 与 G02 两个前透镜组之间切换,以此实现焦段的变化。两个方案谁优谁劣,小雷并不好下断言,毕竟 Pura80 还没有体验过,但是 Xperia 1 Ⅲ的长焦表现却颇为惊艳,在机身厚度仅为 8.2mm,影像模组只有极小凸起的情况下,实现了双焦段长焦。
图源:索尼
不过,一底双长焦技术中索尼手机上却是昙花一现,2022 年推出的迭代型号 Xperia 1 IV 就转而连续变焦技术。从原理上看其实非常相似,都是移动变焦组来实现焦段切换,只是新的导轨能够实现细微的平滑移动,并不像 Xperia 1 Ⅲ那样只能在 1 号与 2 号位间移动,却无法在中间区域停止。
事实上,小雷在撰稿时也看到不少网友讨论 Pura80 的一底双长焦技术是否来源于索尼,从专利技术角度来看,显然是有很大区别的。
在 Pura80 曝光一底双长焦后,其实有另一则消息也引起了许多关注,那就是 " 连续光学变焦 " 技术正在测试中,预计今年登场。当然这里主要指的是国产手机厂商,毕竟索尼在 Xperia 1 IV 就已经实现了连续光学变焦功能。
从 Xperia 1 IV 到刚刚发布的 Xperia 1 VII,索尼的连续光变技术其实已经升级至第二代,焦段从 85-125mm 升级为 85-170mm,光圈则是从 f/2.8-3.5 提升至 f/2.3-3.4,传感器面积为 1/3.5 英寸(Xperia 1 IV 同款)。
图源:索尼
连续光变技术的优势是什么?很简单,在 85-170mm 的整个焦段区间里,手机都可以得到真正无损的光学变焦拍摄能力,特别是在视频录制时,这个功能所带来的体验提升最为明显。
下图是我用小米 15 拍摄的一段变焦视频,可以看到在连续变焦时,当手机调用到不同焦段的镜头就会出现明显的画面变动和对焦丢失,在这样的情况下如果想用手机拍摄变焦视频画面,必须将倍数限定在一定的范围内,否则就会导致画面失真。
图源:雷科技
作为对比,可以看看我用索尼微单相机拍摄的这段变焦视频,除了因为手持拍摄带来的些许抖动外,整个画面的放大是十分顺滑的,焦点也一直稳定在 Lecoo 的 logo 上。
事实上,目前不少旗舰手机厂商都通过算法等方法,进一步降低切换镜头所带来的画面影响,但是算法再完美也比不上真正的 " 光学变焦 ",而连续光学变焦技术将带给旗舰手机真正的超长焦视频能力。
当然,连续光变对拍照体验也是有提升的,目前的旗舰手机其实只能在固定焦段提供真正的无损光学拍摄,其余焦段都是通过剪切和数字变焦技术来实现的,连续光变将提供一整个焦段区间的无损画质。
但是连续光变也面临不少问题,一个是成本,高精度的滑轨、透镜组和驱动马达都价格不菲,而且需要解决抗冲击问题。另一个则是末端焦段的小光圈,需要影像算法具有极高的补偿效率,避免录制过程中画面的亮度、对比度等参数出现明显变化。
从一底双长焦到连续光变,显然手机厂商已经不再满足于定焦镜头和传统长焦镜头,而是开始向专业相机领域的技术主动靠拢。未来几年,我们或许会看到越来越多曾经在单反、微单上常见的镜头技术逐渐被 " 移植 " 到手机上,从而让手机影像真正走进专业领域。
不过,新技术的完善或许还需要一定时间,就像当初大底传感器面试时,业界也一度质疑大底手机是否真的能兼顾轻薄和散热。一底双长焦和连续光学变焦同样也面临着类似的质疑:高成本的光学元件、复杂的机械结构带来的耐用性、稳定性问题,以及对算法调校的更高要求,都将成为各家厂商所必须解决的问题。
无论如何,手机影像的天花板已经再次被打破,而对于普通用户来说,手机也距离 " 口袋相机 " 的定位越来越近了。
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