詳解三星S20 Ultra的混合式光學變焦技術(shù)

（文章來源：十輪網(wǎng)）

本次Samsung Galaxy S20 Ultra搭載了“1億800萬像素”以及“100倍變焦”功能，雙雙創(chuàng)下了智能手機的里程碑。在強悍配置的背后，也令我們好奇的是，三星是如何做到的？

在硬件趨于極限的同時，智能手機鏡頭也紛紛嘗試往更多樣的方向發(fā)展，例如多鏡頭的應(yīng)用性、算法提升的夜景拍攝能力、運用景深鏡頭打造的散景虛化能力，以及更高倍的變焦倍率。相較于以往的機型，Smasung Galaxy S20 Ultra搭載了破格的100倍混合式光學變焦功能，這也令我們額外關(guān)注S20 Ultra的相機配置。

首先我們還是概略復(fù)習一下S20 Ultra的相機配置（S20 Ultra詳細報道可見：一百倍變焦、1億800萬像素登場！Samsung Galaxy S20 Ultra正式發(fā)布），鏡頭分別如下：

雖然倍率相同，但廣角鏡與超廣角鏡部分皆與上一代S10系列有所差別，首先是超廣角鏡頭部分，前一代旗艦S10／S10+ 的超廣角鏡頭其視角為123度，而此次S20／S20+／S20 Ultra則為120度，雖然倍率同樣都是主鏡頭的0.5倍。廣角主鏡頭方面也有所調(diào)整，上一代S10系列采用的是F1.5／F2.4的可變光圈式設(shè)計（雙光圈模式），S20系列主鏡頭光圈則統(tǒng)一改為F1.8。

此外，廣角主鏡頭鏡頭視角也有微幅縮減，S10系列主鏡頭視角為77度視角（相當于全幅等效26mm），S20系列主鏡頭視角則為79度（相當于全幅等效27mm）。雖然配置有微幅差距，但實際運用上并不會感到明顯的差異，可視為相當雷同的功能。Samsung S20 Ultra搭載了驚人的100倍變焦拍攝功能。

當然，我們最感興趣的還是首度搭載的望遠鏡頭，這顆鏡頭具備最遠100倍變焦的實力。我們先來回顧一下它的配置：4800萬像素、24度視角、光圈F3.5。雖然原廠沒有給出數(shù)據(jù)，不過經(jīng)由視角換算，我們可以得知鏡頭視角24度相當于全幅等效焦距100mm。

也就是說，S20 Ultra的四鏡頭可視為搭載了三顆定焦鏡與景深鏡頭的協(xié)同運行成果，焦段分別是13mm、27mm、100mm，其中27mm～100mm約可視為4倍變焦，這也符合了S20 Ultra相機接口的操作邏輯，變焦倍率選擇鈕分別有0.5、1.0x、2.0x、4.0x、10x、30x、100x。

其中光通孔徑與鏡頭尺寸成正相關(guān)，一般而言光通孔徑較大的鏡頭，其鏡片也會較大。白話一點來說，以上這公式的涵義是，當鏡頭光通孔徑不變時（可約略理解為體積不變），焦距提升、光圈勢必會縮減，若要維持相同的光圈，鏡頭體積勢必需要大幅提升，這也解釋了為什么望遠鏡頭尺寸大多較大的原因。

舉例來說，在一般狀況下我們可以通過裁切照片來達到近似于光學變焦的效果，當然以技術(shù)面來說，“裁切”并不會改變鏡頭焦距，鏡頭透視也會是相同的（因為透視主要與距離有關(guān)），但裁切可以改變視角，因此若我們忽視物理光學效應(yīng)，例如不計入實體焦距帶來的景深效果，并忽視像素損失造成的畫質(zhì)差異，那么裁切確實可以完成一部分站在原地光學變焦的效果。

因此，雖然S20 Ultra的望遠鏡頭等效焦距為100mm，但使用4,800萬的高像素感光組件，通過裁切以及AI運算，仍然可以支持最高100倍的變焦倍率。所以，現(xiàn)在你知道為何Samsung S20 Ultra的100倍變焦會被稱作是“混合光學變焦”以及“AI超高分辨率變焦”了吧？它有光學變焦的成分在內(nèi)，但也并非完全依賴光學變焦，仍然有數(shù)字變焦的機制在內(nèi)。

這么說也不完全正確，在本次發(fā)布會上筆者實際測試了S20 Ultra的100倍變焦功能，它的運行邏輯是這樣的，在4倍變焦之后的倍率會啟動望遠鏡頭，4倍變焦之前的倍率仍會使用1億800萬像素的主鏡頭來完成拍攝需求。

我們來做一個簡單的計算，S20 Ultra的望遠鏡頭是4,800萬像素，而從4倍～100倍之間無論是哪個變焦倍率，S20 Ultra皆可輸出1,200萬像素的望遠照片。4,800÷1,200 = 4，換言之望遠鏡頭在4倍的倍率之內(nèi)都是“無損變焦”的。但別忘了，望遠鏡頭本身的起始倍率就已經(jīng)是四倍，4 x 4 = 16，因此可獲知S20 Ultra在16倍變焦之前都確實可以做到無損變焦。

因此，如果是畫質(zhì)控的話，在不考慮望遠程手震、遠距離空氣散射等等會讓畫質(zhì)減損的前提下，望遠鏡頭在16倍以前的變焦倍率畫質(zhì)都可維持幾乎無損。但在16倍以上的變焦倍率呢？這就要靠數(shù)字變焦以及AI運算的功力了。
（責任編輯：fqj）