往智能手機(jī)塞光學(xué)變焦到底有多難？

攝影界最拉風(fēng)的時(shí)候莫過于公園里眾大爺大媽一齊秀出他們的長槍短炮的時(shí)候，縱使平常在景區(qū)里你的智能手機(jī)輕便好用畫質(zhì)還不錯(cuò)最重要的是分享朋友圈又快又很難看出跟他們手里的單反拍出的有啥區(qū)別，但人家的主題一旦上升到近可打鳥遠(yuǎn)可拍飛機(jī)，你就只能躲的遠(yuǎn)遠(yuǎn)的了……沒錯(cuò)，盡管手機(jī)已經(jīng)接管了無數(shù)數(shù)碼產(chǎn)品甚至相機(jī)的功能，但長焦鏡頭的存在依然是越不過的坎兒。

發(fā)燒學(xué)堂：往手機(jī)里放光學(xué)變焦到底有多難 說到變焦，就有必要給不怎么攝影的朋友區(qū)分下幾個(gè)概念，變焦與對焦，光學(xué)變焦與數(shù)碼變焦；這里就不再多扯焦距焦平面這樣更加晦澀的概念了，簡單來說“變焦”（以鏡頭拉遠(yuǎn)，即長焦為例）是管遠(yuǎn)近，也就是將遠(yuǎn)處的細(xì)小物體可以拍的與近處同樣清晰，而“對焦”則是使畫面變清晰的過程。

兩者都涉及鏡頭組的移動，比較明顯的是變焦過程，而且即便都是為了變焦，各家鏡頭移動的策略也不盡相同。具體到拍攝者的操作上，變焦需要比較明顯的“擰變焦環(huán)”的動作，而對焦過程除了老司機(jī)、手動鏡頭以及故意追求全虛化效果的人來說，在如今已經(jīng)幾乎不需要人來操作，而是自動由對焦馬達(dá)驅(qū)動鏡頭模組輕微移動來實(shí)現(xiàn)。

變焦過程與鏡頭模組

光學(xué)變焦不同焦距下能實(shí)現(xiàn)同樣水平的畫質(zhì)

對焦過程

而智能手機(jī)上的主攝像頭、也就是絕大多數(shù)情況下的后置攝像頭早已實(shí)現(xiàn)了“自動對焦”的功能，單反相機(jī)那樣的“對焦馬達(dá)”也嵌入到了手機(jī)的攝像頭模組當(dāng)中，根據(jù)近年來出現(xiàn)在手機(jī)上的對焦技術(shù)的差異，比如激光、相位輔助、雙像素等，對焦馬達(dá)也有普通VCM音圈馬達(dá)、閉環(huán)馬達(dá)、中置馬達(dá)等類型。

音圈馬達(dá)

三星Galaxy Nexus的鏡頭模組分解（Voice Coil為音圈馬達(dá)）

所以，留給手機(jī)的問題就只?！白兘埂绷?。然而，簡單的看過上面Leica鏡頭的拆解圖和三星Galaxy Nexus的鏡頭目前已有的結(jié)構(gòu)，你大概也能猜得到，之所以無法實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦功能，大多是因?yàn)槭謾C(jī)的體積所限，畢竟與對焦過程相比，變焦涉及到的鏡頭移動范圍非常之大，而目前普遍的主流手機(jī)整體厚度才6~7mm，即便可以像iPhone 6以后那樣鏡頭模組凸出于機(jī)身，也并不容易將如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)塞到半截小指頭都不到的體積里。

70-200mm F2.8鏡頭斷面

況且，目前諸如OIS光學(xué)防抖這樣的功能變的越來越重要和普及，本來就受限的體積里還要為此容納更多的機(jī)械結(jié)構(gòu)；其次手機(jī)的主攝像頭普遍擁有6片左右的鏡頭，而這在單反鏡頭當(dāng)中大概要算最少最簡單的鏡片組成；第三單反上大光圈或恒定光圈與可變焦范圍的矛盾對于越來越追求大光圈的智能手機(jī)來說同樣無解……

索尼外掛鏡頭

當(dāng)然你以為這樣就會阻擋手機(jī)廠商們那顆攝影師的熱心么？當(dāng)然不，我們也不是沒見識過為此推出的各類外形奇葩的產(chǎn)品，比如10倍光學(xué)變焦的三星Galaxy Zoom系列，比如潛望式鏡頭的華碩ZenFone Zoom系列，比如索尼QX100這樣的外掛鏡頭，還有Moto Z那樣的哈蘇變焦攝影模塊……

無論是外掛還是整合到手機(jī)里，它們也始終沒有跳出必須為此增大體積的窠臼，像索尼的伸縮鏡頭、Moto Z的哈蘇模塊以及三星Zoom干脆采用了最直接的伸縮鏡頭變焦，變焦比高達(dá)10倍左右的同時(shí)體積也十分顯著，而華碩ZenFone Zoom沒有這么激進(jìn)采用的是類似索尼經(jīng)典T系列卡片機(jī)的潛望鏡式鏡頭結(jié)構(gòu)，雖然機(jī)身體積增大并不明顯，但變焦比也僅有三倍，現(xiàn)實(shí)就是如此殘酷。

不像隨身帶個(gè)這么大塊頭的“光學(xué)變焦”手機(jī)的，也有蔡司等等鏡頭廠商專門為手機(jī)推出的長焦鏡頭，兩三倍的還算靠譜，10倍以上的么……呵呵

即使是OPPO今年年初推出的“5倍光學(xué)變焦”，長焦鏡頭也是采用類似潛望鏡的橫置方式來實(shí)現(xiàn)，而且從渲染圖并未看出機(jī)械結(jié)構(gòu)的存在，我們不得不猜測1~5倍之間的光學(xué)變焦也是通過算法和裁切而非機(jī)械的鏡組移動來實(shí)現(xiàn)。

除了光學(xué)結(jié)構(gòu)這樣的硬件實(shí)現(xiàn)之外，不少廠商也在用軟件算法實(shí)現(xiàn)比“數(shù)碼變焦”更好但實(shí)際仍不是“光學(xué)變焦”的變焦功能，為了宣傳上給自己留后路，通常也不直接以光學(xué)變焦來標(biāo)榜，而是雙攝變焦、超清畫質(zhì)或者標(biāo)稱2000萬像素而光變只能用1200萬像素等等。

2倍雙攝成像原理

至于無變焦情況下的1200萬像素與2000萬像素大小的照片，可以看做前者是1200萬彩色與2000萬黑白“超采樣”壓縮至1200萬黑白（比如諾基亞808的將8個(gè)像素壓縮成為一個(gè)pure像素）之后的合成，后者則是1200萬彩色與2000萬黑白直接合成。

理論上選擇2000萬像素照片大小的情況下由于彩色鏡頭僅有1200萬像素，最終合成的樣片可能損失部分色彩信息，而選擇1200萬像素照片大小則并沒有這樣的問題，也是上圖的三種情況當(dāng)中理論畫質(zhì)最佳的狀況。

輕薄、大光圈這些未來趨勢統(tǒng)統(tǒng)站在了光學(xué)變焦的對立面，因此短時(shí)間內(nèi)還是不要期待手機(jī)能實(shí)現(xiàn)數(shù)倍的實(shí)質(zhì)意義上的光學(xué)變焦功能，而雙攝變焦與OPPO的5倍變焦倒是個(gè)軟硬結(jié)合的不錯(cuò)的思路，雖然深追究下去中間的過程仍然會有不同程度上的畫質(zhì)損失，但至少會有算法補(bǔ)足，比以往單純的插值帶來的數(shù)碼變焦更加對得起畫質(zhì)強(qiáng)迫癥的追求。