什麼是智能手機上的光學變焦和數碼變焦？

已發表: 2020-10-24

如果有人從早期的手機跳到現在，他們可能會感到困惑，我們最關心的手機功能之一就是相機。

早期的手機攝像頭非常糟糕，但無論走到哪裡都能隨身攜帶攝像頭，很快就讓它們變得非常流行。因此，製造商一直在為相機開發投入巨資，現在我們擁有可以讓專業相機物有所值的帶相機的手機。至少在合適的條件下。

然而，目前相對較少的智能手機相機擁有的一件事是光學變焦。但是，隨著時間的推移，您將開始在更多新手機中看到它。這使得現在是討論光學與數碼變焦問題的合適時機。

什麼是“變焦”？

您可能已經知道什麼是相機變焦。至少，你知道它的作用。 “縮放”是一項功能，可以使照片中遠處的主體出現在附近。對照片的影響本質上是通過使物體或人填充更多空間來重新構圖。

有不同的方法可以實現這種效果，但大多數智能手機相機都使用一種稱為數碼變焦的方法。要了解光學變焦與我們目前使用的數碼變焦方法有何不同，我們首先必須解釋數碼變焦，因為它目前用於絕大多數手機。

數碼變焦與在 PhotoShop 等應用程序中裁剪和調整照片大小幾乎相同。主要區別在於您是在現場拍攝照片或製作視頻時進行的。那麼有什麼大不了的呢？這一切都歸結為像素。這就是數碼變焦中的“數碼”的由來。

當您放大數字圖像時，它會變得更加“像素化”。那是因為您有固定的像素供應。縮放的唯一方法是使像素更大。圖像變得更粗糙、更塊狀，並以低保真圖像結束。

對於智能手機來說，這聽起來有點像一場災難，但智能手機製造商多年來開發了各種技巧，以減少像素化對數字縮放圖像的影響。由於現代手機上的攝像頭具有能夠捕獲比大多數人通常需要的更多像素的傳感器。因此，您可以裁剪到完整傳感器分辨率的一部分，而不會損失任何質量。

如果您想捕捉適合社交媒體的快照，那非常好，但如果您想以相機的全分辨率拍攝照片，則無法在不丟失細節的情況下放大任何部分。

大多數人可能不關心無法以真實質量上傳到 FaceBook 或 InstaGram 的大量全分辨率圖像。然而，越來越多的人非常重視智能手機攝影。這意味著有更多優質解決方案的市場。這就是光學變焦進入畫面的地方。

雙關語完全是故意的。

光學變焦只是一種使用光放大圖像的變焦方法。它的工作原理與放大鏡相同，通過光學介質（鏡頭）彎曲光線以創建更大的圖像。

在專用相機中，例如 DSLR（數碼單鏡頭反光相機），您擁有大型鏡頭組件，可以通過前後物理移動鏡頭進行變焦。這會改變鏡頭和相機傳感器之間的焦距。將放大的圖像投射到整個傳感器中。

正如您可能從它的工作方式中看出的那樣，這意味著通過鏡頭投射的放大圖像在光線下覆蓋了整個全分辨率傳感器。這意味著放大的圖像與僅使用數碼變焦的相機上的完整圖像具有完全相同的細節。這是真正的無損圖像放大。

在智能手機中實現光學變焦並非易事。手機背面不可能有一個巨大的電動鏡頭組件。雖然，這實際上已經嘗試過了。例如，三星 Galaxy S4 Zoom 本質上是一款智能手機，背面粘有緊湊型數碼相機。看看這個：

顯然，這不是您可以隨便塞進口袋的東西，這就是為什麼這種方法從未真正流行起來的原因。取而代之的是，現代智能手機只是將一堆相機貼在我們手機的背面。每個相機都有不同的焦距範圍，因此當您將所有相機加在一起時，您將獲得一個光學變焦範圍。

這與在數碼單反相機上安裝大遠攝鏡頭不同。那是因為您可以移動遠攝鏡頭的焦距，以將不同縮放級別的圖像聚焦到同一個傳感器上。問題在於，大多數多攝像頭智能手機設置的每個鏡頭都有不同的傳感器。主攝像頭通常具有最大的傳感器和最高的像素數。廣角和長焦相機配備更小、更便宜的傳感器。

這不是否定了整個觀點嗎？從某種意義上說確實如此，但多攝像頭設置仍然提供了手機上最好的高質量變焦範圍。工程師們想出了將這些不同方法結合起來的方法，以放大大於其部分總和的東西。

所謂的“混合”變焦系統使用車載攝像頭的光學能力以及數碼變焦和所謂的“計算攝影”。

計算攝影是指一組軟件技術，它使用人工智能和其他花哨的數學方法來改變和增強相機可以捕捉的圖像。例如，人工智能可以通過“想像”圖像在更高分辨率下的樣子來提高圖像的分辨率。

這聽起來像是魔術，但實際上在大多數情況下效果很好。像這樣的軟件技術還可以幫助組合來自機載相機的不同圖像，以在光學變焦範圍的較高端增強照片的細節。即使在數碼變焦開始發揮作用時，所有這些圖像數據源和智能軟件算法也可以創建一些非常令人驚嘆的圖像。

iPhone 12 等高端智能手機具有良好的光學變焦範圍。無論如何，它都不是真正的“長焦”，但您通常可以預期圖像尺寸增加 2 倍到 2.5 倍而沒有像素化。這對於典型的用例來說是完美的，例如拍攝相當近的物體的照片，而您無法在物理上靠近它。

這當然是一個不錯的功能，但絕大多數用戶都會對數碼變焦非常滿意。尤其是在使用大量人工智能進行增強時。如果手機開始以與主傳感器相同的分辨率提供 2.5 倍以上的光學變焦範圍，那麼是時候坐下來注意了。但是，在撰寫本文時，它不會影響您的購買決定。