2021的智能手机会实现真正的“变焦”吗？

比如从2018年底到2020年底短短两年时间，千元机型的主摄像头规格从12万像素跃升到18万像素，而旗舰影像机型的主流CMOS尺寸也从1/2.6英寸和1/2.3英寸“扩容”。更不用说摄像头数量的增加了。毕竟两年前，谁会想到现在四个甚至五个摄像头已经“无处不在”了？

但如果我们告诉你，现在的智能手机不仅在一项关键的成像技术上长期没有根本性的进步，甚至比过去还退步了，你能想到是什么吗？答案是zoom。

可能有朋友会说，两年前手机还没有这么强的变焦能力。看看现在的产品，有几个60倍变焦，100倍超长变焦。这难道不是技术进步吗？

可惜不是，因为我们要讲的其实是智能手机“变焦”的实现方法。换句话说，就是“变焦”的本质原理。

主流的中继方案其实有很多问题。

智能手机如何实现变焦拍摄？简单来说，主要有两种技术方案。

首先是当今最主流的“多机接力变焦”。简单来说，就是指给智能手机配备多个不同焦距的摄像头模块，然后在它们之间进行切换，达到“变焦”的效果。

举个例子，假设一部手机有三个摄像头，其中主摄像头是广角摄像头，焦距25mm，辅助摄像头1是超广角摄像头，焦距16mm，辅助摄像头2是长焦摄像头，焦距50mm。然后通过切换镜头，这款机型可以实现16mm、25mm、50 mm三种焦距的“变焦”。

但这样一来，问题就出现了。首先，如果用户恰好想使用一个位于这三个焦距之间的焦段，如何让Ta满意？

答案很简单，它是通过使用一个焦距更低的镜头和数字放大的算法实现的。比如，对于20mm的焦距，本例中的机型通常会先切换到16mm的超广角副摄像头，再按照一定比例放大画面；对于35mm的焦距，我们用的是25mm的主摄像头，然后放大画面。

与纯光学变焦相比，数码变焦的画质损失非常严重。

众所周知，数码变焦算法或者“数码变焦”本身都会导致明显的画面损失，所以对于常见的“接力变焦”，厂商往往会在相机界面设置几个固定焦距的按钮，分别对应几个镜头的原始焦距。为了让用户尽可能少的使用中间焦段，避免中间焦段的放大损耗问题。

大部分手机的辅助摄像头相对于主摄像头都会有不同程度的缩水，旗舰也不例外。

其次，就像我们刚才说的，对于现在大部分智能手机产品来说，只有主摄像头的CMOS尺寸和镜头材质是最好的，而超广角、长焦等副摄像头会有些“缩水”。这意味着一旦使用变焦功能，即使不是中间焦距，中继变焦也必然会出现画质下降的问题。

新兴的大底算法方案也并不完美。

既然“接力变焦”有一些问题，比如副摄像头的画质降低，中间焦段的数码放大丢失，那么有没有一种变焦方案可以解决这两个缺点呢？

不用说，真的有。这是今年年初三星在Galaxy S20/S20+上带来的“大底融合变焦”。

你找到了吗？是的，与传统的“中继变焦”设计不同，Galaxy S20/S20+的“长焦副摄像头”与主摄像头尺寸相同，像素高于主摄像头。而它们的“长焦副镜头”其实根本不是长焦，因为它们的焦距其实只比主镜头多2mm。

这样就意味着，对于Galaxy S20/S20+来说，他们所谓的“变焦”其实是基于主辅镜头融合、AI计算、辅镜头大底高像素裁剪的“算法”效果。

但由于三星特殊的变焦设计，副摄像头本身的CMOS规格远高于业界常规(副摄像头)方案。即使是通过算法实现的变焦效果，以DxOMark的评分系统为例，Galaxy S20+ (81)的变焦评分其实是领先于Galaxy S10+(68)和iPhone 11 Pro Max(74)这两款使用小底低像素副摄像头和真双焦距镜头的相机的。结果理论证明这种非常规设计是有效的。

而且由于Galaxy S20/S20+的长焦端本质上是基于整个过程的算法实现的，因此可以避免传统的“接力变焦”在特定焦距下画质更好，而在其他焦距下画质下降的使用体验。

然而，即使这种双大底融合变焦可能比常规的接力变焦效果更好，但它仍然不是最理想的变焦方案。因为没有真正的光学变焦镜头，所以无论基数多大，像素多高，融合后的图像都会随着放大(变焦)而逐渐变小。

真正的连续光学变焦明年会复兴吗？

说了这么多，什么样的设计才能真正做到连贯的拍摄变焦，并且在变焦过程中画质永远不会衰减呢？很简单，就是“连续光学变焦”设计。

所谓连续光学变焦，顾名思义，就是直接使用单个潜望式相机配合多组光学变焦镜头，实现从广角端到长焦端的整个变焦过程。

在这个过程中，CMOS不进行切换，所以不会出现“副摄像头”相对于主摄像头规格缩小导致画质下降的问题。基本不需要额外的变焦算法，所以图片的分辨率原则上可以一直保持一致，以达到最佳的变焦画质表现。

这是照相机吗？不，这是手机。

最重要的是，“连续光学变焦”根本不是最新的设计。很多年前就出现在手机行业了。早在2007年，索尼爱立信就推出了内置三倍潜望镜防抖光学变焦的500万像素拍照手机SO905iCS，变焦范围为4.5-13.5mm，可变光圈为F2.8~F5.4，当然不是智能手机。充其量只能算是拍照手机潜望镜变焦的一个先例。

到2015年，华硕通过与日本光学厂商HOYA的合作，成功地将一个具有三倍望远倍率和OIS光学防抖功能的10芯片连续变焦潜望镜光学镜头插入安卓手机。它不仅比目前主流的智能手机镜头复杂得多，而且是第一个在Android模式下实现1 ~3倍焦距连续可变光学变焦，无需算法辅助。

华硕当时为Zenfone Zoom定制了10连续变焦镜头模组。

某种程度上，我们可以说智能手机的“真光学变焦”设计早已有了现成的方案。不过这种确实对画质有好处的设计之所以后来普遍没有跟进，可能是因为对其成本和机身厚度的担心。另一方面，可能是摄像头越多看起来越吓人。

好在随着消费者对智能手机成像能力的需求，已经从简单的“更多镜头”和“更高像素”逐渐回归到画质和拍摄体验的本质，手机厂商似乎也终于做好了相应的准备。

首先，今年年初，vivo推出了一款名为APEX 2020的概念手机。它配备了两个摄像头，其中一个配备了vivo开发的微型云台摄像头，另一个是具有连续光学变焦设计的长焦镜头。很显然，微单云台现在已经有了刚刚发布两代的X50 Pro和X60系列产品，所以我们不禁好奇vivo到底要在什么时候量产连续光学变焦镜头。

其次，2020年7月，证券分析师郭明预测，苹果未来至少会有一款iPhone机型采用潜望镜光学变焦设计。而且更重要的是，早在2015，一份曝光的外观设计专利就已经显示苹果已经掌握了连续光学变焦镜头的一些相关技术，甚至完成了潜望镜镜头光学防抖相关的设计。只是因为这个设计的一些关键部分遇到了绕不过去的专利障碍，所以iPhone一直没能摆脱中继光学变焦的设计。

苹果连续变焦镜头结构设计专利

根据外媒DigiTimes发布的报道，似乎苹果终于下定决心采用更好的连续光学变焦设计来取代现有的多摄像头变焦方案。为了做到这一点，他们会寻求三星、LG等厂商的授权，或者通过代工服务绕过专利限制。

从目前的相关信息来看，至少vivo和苹果很有可能有能力复兴连续光学变焦设计，或者已经在为此做准备。并且考虑到自身在行业中的地位，似乎可以期待未来智能手机变焦设计的新一波变革。