2022影像旗舰必备　关注被遗忘的潜望式长焦镜头

2022-05-30

电脑爱好者 2022年10期

从香饽饽到少数派

2019年，OPPO Reno十倍变焦版和华为P30 Pro首次在智能手机领域引入了潜望式长焦镜头（图1），至此高端Android手机就有了变身“望远镜”的资质。在随后的很长一段时间里，潜望式长焦镜头更是成为了旗舰手机的标配，随着小米10青春版和摩托罗拉edge s pro的先后上市，还一度让我们看到了这种镜头在主流级手机领域普及的希望。

然而，从202 1年下半年开始，潜望式长焦镜头的待遇便一落千丈，很多拥护者纷纷“倒戈”，比如OPPO Find X3/X5Pro、荣耀50/60 Pro、小米12 Pro等都拿掉了这颗镜头（图2），换成了仅支持2X或3X光学变焦的普通长焦镜头，甚至使用微距镜头凑数。到了2022年Q1季度上市的新款旗舰中，只有荣耀Magic 4系列、vivo X系列、中兴天机A31 Ultra、努比亚Z40Pro和三星Galaxy S22 Ultra等寥寥几款手机还在坚守潜望式长焦镜头的“岗位”。

②小米12 Pro就没继承上代小米11 Pro的潜望式镜头

一切皆因成本高

有关潜望式长焦镜头的失势，普遍观点认为它的尺寸太大，成本太高。但笔者认为，成本原因才是潜望式长焦镜头哑火的关键因素。诚然，完整的潜望式镜头模组的尺寸至少相当于2颗普通镜头（图3），放弃它手机就有空间塞入更大容量的电池，或是更大尺寸的线性马达和扬声器。然而，哪怕是内部结构更精密折叠屏手机，华为Mate X2和vivo X Fold依旧能保留潜望式长焦镜头（图4），作为传统的直板手机还有什么借口说空间不够呢？

可以这么说，除了内置风扇，或是需要配备超大面积VC均热板的专业电竞手机，其他产品的内部设计只需挤一挤，都足以让潜望式镜头安家。厂商之所以放弃它，还不是因为镜头本身的价格，以及内部必要的结构优化带来的额外成本开支？

潜望式长焦镜头比什么

我们都知道，影响一颗镜头成像质量的因素，包括像素值、传感器尺寸、单位像素面积、光圈等参数，以及软硬结合的成像算法等。但对于潜望式长焦镜头来说，它首先要“拍的远”，并在其基础上实现“看得清（晰）”。

如何拍的更遥远

如今智能手机采用的摄像头都是“定焦镜头”，焦距越短，视角越大，可以收录更多画面内容;焦距越长，视角越窄，可以拍摄更远距离。

超广角镜头的焦距普遍在14mm～18mm之间，可以拍摄猫眼特效，非常适合拍摄高大建筑物和风景，搭配支持自动对焦的传感器还能用来拍摄微距。主摄的焦距普遍在23mm～28mm，少数厂商还会搭配适合拍摄人像的35mm焦距主摄，并美其名曰“人文主摄”（图5）。

普通长焦镜头的焦距普遍在4 6mm～80mm之间，其中50mm左右的焦距等效2X光学变焦，由于它同样适合拍摄人像，所以部分手机会将这种长焦镜头称为“专业人像镜头”（图6）。80mm左右的焦距等效3X光学变焦，比如iPhone 8Pro Max的长焦镜头就拥有的77mm焦距。

潜望式长焦镜头的原理是采用反光镜，使得光路产生折叠，从而可以得到更长的焦距。至于焦距的长短，主要看摄像头模组内的镜片数量、距离和折射次数。绝大多数潜望式长焦镜头的光线仅经历一次折射，焦距普遍在9 0mm～125mm之间，等效3.5X～5X光学变焦。以华为Mate 40 Pro+、Mate X2和三星Galaxy S22 Ultra为代表的手机则比较特殊，它们定制了可以多次折射光线的潜望式长焦镜头（图7），等效焦距长达240mm，相当于支持10X光学变焦！

索尼在2021年發布的Xperia 1 III手机也很有代表性，它主打“潜望式可变长焦镜头”，而且还是全球首款在潜望式可变长焦镜头中搭载双PD传感器的智能手机。通过镜片的移动，Xperia 1 III的这颗摄像头可在70mm或105 mm等效焦距之间切换（图8），从而实现等效3X和4.4X的光学变焦。需要注意的是，在70mm～105mm两个焦距之间的任何值（例如4倍）都将涉及数字裁剪，而并非是连续的光学变焦。但即便如此，Xperia 1 III也比传统手机的定焦镜头多了一个光学变焦档位，通过1颗摄像头实现了2颗摄像头才能实现的事。

需要注意的是，所谓的“等效光学变焦”，理论上是需要拿“长焦焦距÷主摄焦距”，也就是相对于主摄取景放大的倍数。但是，有些厂商会拿“长焦焦距÷超广角焦距”的结果宣传，此时5X其实就是3.5X，10X则只有5X（图9）。

总的来说，潜望式长焦镜头的焦距越长，意味着它就能实现更高倍数的光学变焦（见表），有利于更加清晰地记录远处的风景（图10）。

如何看得更清晰

潜望式长焦镜头也是由传感器组成的，因此传感器的素质同样重要。受限于物理结构，绝大多数潜望式长焦镜头搭配的都是800万～1200万像素1/3.0英寸～1/4.0英寸左右大小的传感器，而部分手机则配备了4800万或6400万像素的1/2.0英寸传感器，后者有着“底大一级压死人”的天赋技能，具备更加出众的成像底蕴，但相对的整个镜头模组的体积更大，成本也更为高昂。

在潜望式长焦镜头的素质相似时，影响远距离成像质量的就是成像算法了。

在过去，配备潜望式长焦镜头的手机大多采用“接力棒”式的拍摄逻辑（图11）：以配备5X潜望式长焦镜头的手机为例，它的超广角镜头负责0.6X～0.9X范围的成像，主摄负责1X～4.9X范围的成像，长焦用于5X～最大范围的成像。但是，超广角只有在0.6X，主摄只有在1X，长焦只有在5X时才属于“光学变焦”，其他范围则都是“数码变焦”，画质存在非常大的損失。

为此，手机厂商们引入了“混合光学变焦”的概念，也就是在某个指定的固定焦段内（比如3X和10X），通过2颗或多颗摄像头联合成像来改善画质，获得介于光学变焦和数码变焦之间的成像效果（图12）。

现在，部分厂商更进一步，在长焦成像方面玩出了花样。比如华为P5 0系列就主打XDOptics（计算光学）和XD Fusion图像引擎，表面的亮度、色彩的调节、更进一步的图像细节都能借助AI引擎进行补充，深入挖掘了手机影像系统中的AI潜力。

荣耀Magic系列手机则主打HONOR Image Engine图像引擎，可以让主摄参与到0.7X～3.5X的中近焦段，辅助超广角和长焦镜头成像，完整覆盖了我们用来拍摄人像的常用焦段;长焦镜头则能参与到2.1X～3.4X的焦段，整个焦段范围内都是“混合光学变焦”，通过长焦镜头来增加主摄拍摄图片中间部分的清晰度（图13），可以让5 4mm～9 4mm焦段图像的清晰度提升最多180%。