阶梯式变焦技术面世，来聊一聊关于手机变焦的那些事

  【雷竞技须安全稳定 手机频道】近日，OPPO在其官网公布了全新一代的手机光学变焦方案，并宣称可实现等效85mm与等效135mm的光学变焦能力。借此机会，笔者就来和大家聊一聊关于手机变焦背后的一些事。

  传统的相机变焦的工作原理是通过改变镜头内部光学镜片的相对位置，进而改变整个镜头的焦距，达到将被摄物体放大的效果，在这里，变焦依赖的是镜片的物理移动。与我们常说的“底大一级压死人”有同样规律的是，光学变焦同样是一个难以突破的物理难题，必须以空间换取质量。

  由于手机体积的物理限制，传统手机的镜头都是采用定焦镜头，且放大倍数不高。举iPhone 11系列为例，其长焦端焦距为等效52mm，可实现接近2倍的画面放大，几乎已经是手机镜头正常放置的极限。而目前国产旗舰中必备的“潜望式”长焦镜头，则通过将镜头横向放置，再通过棱镜将光线折射，巧妙地利用了机身内部空间，在不增加手机厚度的情况下将放大倍数增加到了5倍甚至10倍以上。 

  讲到这里大家可能会有一个疑问，为什么笔者说的是放大倍数而不是变焦倍数？因为从严格意义上将，手机相机中所谓的光学变焦其实是在偷换概念，正如前文所提及，手机中的镜头包括潜望式长焦端都是定焦镜头，并不具备通过镜组移动来进行变焦的能力。

  为了实现所谓的变焦能力，厂商们想了很多办法。第一个办法是通过继续增加摄像头的数量，比如小米近期发布的小米10至尊纪念版，其在主摄与5倍长焦端之间又加入2倍的长焦作为补充，一方面是2倍(等效约50mm)是人像拍摄的黄金焦段，另一方面是作为5倍长焦的中继镜头，使得1-5倍放大时不至于仅仅采用主摄裁切，一定程度避免画质劣化。

  另一个方法是通过多焦段图像融合算法，当用户在1-5倍之间放大时，画面的主要部分仍然由主摄进行数码裁切放大，而在图像中心区域则调用长焦端进行拍摄，最后将长焦端所拍摄到的精细内容合成到画面中间。由于未达到5倍的放大，因此5倍长焦端所拍摄画面未能覆盖整个画面，因此边缘区域仍然是主摄裁切，因此会出现中心点清晰而边缘模糊的情况。 

  据OPPO官网介绍，其最新开发的技术名为阶梯式变焦技术。OPPO的工程师在潜望式长焦端中加入了变焦马达，用以驱动镜组的移动，进行真正的光学变焦。此外，OPPO还使用大尺寸传感器结合 Fusion 多焦段图像融合技术、多摄视场角对齐技术和超分算法等技术，最终实现了85mm-280mm的焦段覆盖。

  根据OPPO公布的解析图可以看到，新的潜望式镜头模组采用了三群组变焦镜片，共计七枚镜片来完成最大135mm的焦段覆盖。而为了实现镜组的移动，OPPO定制设计了16bit的高精度驱动IC来精准控制两组镜片的移动，甚至还加入了光学防抖。 

  以下是OPPO公布的样张，左侧为常规的3.3倍放大(约为85mm)，右侧为OPPO阶梯式光变的85mm焦段，可以明显的看到，在光学变焦的加持下，画面整体的锐度以及纯净度都有着碾压性的优势。 

  OPPO称这项技术目前已经取得了几十项专利，拥有一定的技术壁垒。关于这项新技术，笔者想来聊一聊其意义以及一些疑问。首先自然是对新技术表示欢迎，实际上OPPO在拍照技术的开发上一直是比较激进的，当下流行的潜望式长焦镜头最先就是由OPPO所展出。阶梯式变焦技术最大的意义就在于其填补手机长焦到超长焦端之间的焦段缺失，正如前文所提及的内容，焦段的补充可以缓解低倍镜头裁切的画质劣化问题。其次是减少手机的镜头数，由于潜望镜头可以覆盖更低倍数，因此不必要的镜头也可以去除。

  聊完了优势，笔者也想探讨一些OPPO在新闻稿中没有明确说明的点。首先是能否实现连续变焦，OPPO给出的说法是“在等效焦距85mm与135mm实现光学变焦”，而在后续提及的技术中又出现了用于低倍变焦合成的多焦段图像融合技术，因此笔者推测在85mm到135mm之间的变焦仍然是采用合成算法，而不是连续的对焦。当然这一点笔者也很理解，因为其中的技术难题绝对不是单纯的将镜片推动就可以解决的。另外一点是对于机身设计影响，变焦马达等元件的加入必定会让相机模组挤占更多的机身内部空间，可能会影响到电池或者主板的空间，造成续航降低或者散热受阻的问题，另外该模组可能还会对重量产生影响。

  当然，目前笔者看法都属于纸上谈兵，仅仅是通过经验进行分析，毕竟还没有人真正拿到工程机进行测试。手机长焦端对于手机摄影的推动自不必说，更多的焦段覆盖可以带来更多的构图空间，用户可以随时在口袋中放入好几支“镜头”，这件事情是多年以前所不敢想象的。笔者相信技术，也期待OPPO这个阶梯式变焦以及更多拍照新技术的出现。