從香餑餑到少數(shù)派

2019年，OPPO Reno十倍變焦版和華為P30 Pro首次在智能手機(jī)領(lǐng)域引入了潛望式長(zhǎng)焦鏡頭（圖1），至此高端Android手機(jī)就有了變身“望遠(yuǎn)鏡”的資質(zhì)。在隨后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，潛望式長(zhǎng)焦鏡頭更是成為了旗艦手機(jī)的標(biāo)配，隨著小米10青春版和摩托羅拉edge s pro的先后上市，還一度讓我們看到了這種鏡頭在主流級(jí)手機(jī)領(lǐng)域普及的希望。

然而，從202 1年下半年開始，潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的待遇便一落千丈，很多擁護(hù)者紛紛“倒戈”，比如OPPO Find X3/X5Pro、榮耀50/60 Pro、小米12 Pro等都拿掉了這顆鏡頭（圖2），換成了僅支持2X或3X光學(xué)變焦的普通長(zhǎng)焦鏡頭，甚至使用微距鏡頭湊數(shù)。到了2022年Q1季度上市的新款旗艦中，只有榮耀Magic 4系列、vivo X系列、中興天機(jī)A31 Ultra、努比亞Z40Pro和三星Galaxy S22 Ultra等寥寥幾款手機(jī)還在堅(jiān)守潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的“崗位”。

②小米12 Pro就沒繼承上代小米11 Pro的潛望式鏡頭

一切皆因成本高

有關(guān)潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的失勢(shì)，普遍觀點(diǎn)認(rèn)為它的尺寸太大，成本太高。但筆者認(rèn)為，成本原因才是潛望式長(zhǎng)焦鏡頭啞火的關(guān)鍵因素。誠(chéng)然，完整的潛望式鏡頭模組的尺寸至少相當(dāng)于2顆普通鏡頭（圖3），放棄它手機(jī)就有空間塞入更大容量的電池，或是更大尺寸的線性馬達(dá)和揚(yáng)聲器。然而，哪怕是內(nèi)部結(jié)構(gòu)更精密折疊屏手機(jī)，華為Mate X2和vivo X Fold依舊能保留潛望式長(zhǎng)焦鏡頭（圖4），作為傳統(tǒng)的直板手機(jī)還有什么借口說空間不夠呢？

可以這么說，除了內(nèi)置風(fēng)扇，或是需要配備超大面積VC均熱板的專業(yè)電競(jìng)手機(jī)，其他產(chǎn)品的內(nèi)部設(shè)計(jì)只需擠一擠，都足以讓潛望式鏡頭安家。廠商之所以放棄它，還不是因?yàn)殓R頭本身的價(jià)格，以及內(nèi)部必要的結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來的額外成本開支？

潛望式長(zhǎng)焦鏡頭比什么

我們都知道，影響一顆鏡頭成像質(zhì)量的因素，包括像素值、傳感器尺寸、單位像素面積、光圈等參數(shù)，以及軟硬結(jié)合的成像算法等。但對(duì)于潛望式長(zhǎng)焦鏡頭來說，它首先要“拍的遠(yuǎn)”，并在其基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“看得清（晰）”。

如何拍的更遙遠(yuǎn)

如今智能手機(jī)采用的攝像頭都是“定焦鏡頭”，焦距越短，視角越大，可以收錄更多畫面內(nèi)容;焦距越長(zhǎng)，視角越窄，可以拍攝更遠(yuǎn)距離。

超廣角鏡頭的焦距普遍在14mm～18mm之間，可以拍攝貓眼特效，非常適合拍攝高大建筑物和風(fēng)景，搭配支持自動(dòng)對(duì)焦的傳感器還能用來拍攝微距。主攝的焦距普遍在23mm～28mm，少數(shù)廠商還會(huì)搭配適合拍攝人像的35mm焦距主攝，并美其名曰“人文主攝”（圖5）。

普通長(zhǎng)焦鏡頭的焦距普遍在4 6mm～80mm之間，其中50mm左右的焦距等效2X光學(xué)變焦，由于它同樣適合拍攝人像，所以部分手機(jī)會(huì)將這種長(zhǎng)焦鏡頭稱為“專業(yè)人像鏡頭”（圖6）。80mm左右的焦距等效3X光學(xué)變焦，比如iPhone 8Pro Max的長(zhǎng)焦鏡頭就擁有的77mm焦距。

潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的原理是采用反光鏡，使得光路產(chǎn)生折疊，從而可以得到更長(zhǎng)的焦距。至于焦距的長(zhǎng)短，主要看攝像頭模組內(nèi)的鏡片數(shù)量、距離和折射次數(shù)。絕大多數(shù)潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的光線僅經(jīng)歷一次折射，焦距普遍在9 0mm～125mm之間，等效3.5X～5X光學(xué)變焦。以華為Mate 40 Pro+、Mate X2和三星Galaxy S22 Ultra為代表的手機(jī)則比較特殊，它們定制了可以多次折射光線的潛望式長(zhǎng)焦鏡頭（圖7），等效焦距長(zhǎng)達(dá)240mm，相當(dāng)于支持10X光學(xué)變焦！

索尼在2021年發(fā)布的Xperia 1 III手機(jī)也很有代表性，它主打“潛望式可變長(zhǎng)焦鏡頭”，而且還是全球首款在潛望式可變長(zhǎng)焦鏡頭中搭載雙PD傳感器的智能手機(jī)。通過鏡片的移動(dòng)，Xperia 1 III的這顆攝像頭可在70mm或105 mm等效焦距之間切換（圖8），從而實(shí)現(xiàn)等效3X和4.4X的光學(xué)變焦。需要注意的是，在70mm～105mm兩個(gè)焦距之間的任何值（例如4倍）都將涉及數(shù)字裁剪，而并非是連續(xù)的光學(xué)變焦。但即便如此，Xperia 1 III也比傳統(tǒng)手機(jī)的定焦鏡頭多了一個(gè)光學(xué)變焦檔位，通過1顆攝像頭實(shí)現(xiàn)了2顆攝像頭才能實(shí)現(xiàn)的事。

需要注意的是，所謂的“等效光學(xué)變焦”，理論上是需要拿“長(zhǎng)焦焦距÷主攝焦距”，也就是相對(duì)于主攝取景放大的倍數(shù)。但是，有些廠商會(huì)拿“長(zhǎng)焦焦距÷超廣角焦距”的結(jié)果宣傳，此時(shí)5X其實(shí)就是3.5X，10X則只有5X（圖9）。

總的來說，潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的焦距越長(zhǎng)，意味著它就能實(shí)現(xiàn)更高倍數(shù)的光學(xué)變焦（見表），有利于更加清晰地記錄遠(yuǎn)處的風(fēng)景（圖10）。

如何看得更清晰

潛望式長(zhǎng)焦鏡頭也是由傳感器組成的，因此傳感器的素質(zhì)同樣重要。受限于物理結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)潛望式長(zhǎng)焦鏡頭搭配的都是800萬～1200萬像素1/3.0英寸～1/4.0英寸左右大小的傳感器，而部分手機(jī)則配備了4800萬或6400萬像素的1/2.0英寸傳感器，后者有著“底大一級(jí)壓死人”的天賦技能，具備更加出眾的成像底蘊(yùn)，但相對(duì)的整個(gè)鏡頭模組的體積更大，成本也更為高昂。

在潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的素質(zhì)相似時(shí)，影響遠(yuǎn)距離成像質(zhì)量的就是成像算法了。

在過去，配備潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的手機(jī)大多采用“接力棒”式的拍攝邏輯（圖11）：以配備5X潛望式長(zhǎng)焦鏡頭的手機(jī)為例，它的超廣角鏡頭負(fù)責(zé)0.6X～0.9X范圍的成像，主攝負(fù)責(zé)1X～4.9X范圍的成像，長(zhǎng)焦用于5X～最大范圍的成像。但是，超廣角只有在0.6X，主攝只有在1X，長(zhǎng)焦只有在5X時(shí)才屬于“光學(xué)變焦”，其他范圍則都是“數(shù)碼變焦”，畫質(zhì)存在非常大的損失。

為此，手機(jī)廠商們引入了“混合光學(xué)變焦”的概念，也就是在某個(gè)指定的固定焦段內(nèi)（比如3X和10X），通過2顆或多顆攝像頭聯(lián)合成像來改善畫質(zhì)，獲得介于光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦之間的成像效果（圖12）。

現(xiàn)在，部分廠商更進(jìn)一步，在長(zhǎng)焦成像方面玩出了花樣。比如華為P5 0系列就主打XDOptics（計(jì)算光學(xué)）和XD Fusion圖像引擎，表面的亮度、色彩的調(diào)節(jié)、更進(jìn)一步的圖像細(xì)節(jié)都能借助AI引擎進(jìn)行補(bǔ)充，深入挖掘了手機(jī)影像系統(tǒng)中的AI潛力。

榮耀Magic系列手機(jī)則主打HONOR Image Engine圖像引擎，可以讓主攝參與到0.7X～3.5X的中近焦段，輔助超廣角和長(zhǎng)焦鏡頭成像，完整覆蓋了我們用來拍攝人像的常用焦段;長(zhǎng)焦鏡頭則能參與到2.1X～3.4X的焦段，整個(gè)焦段范圍內(nèi)都是“混合光學(xué)變焦”，通過長(zhǎng)焦鏡頭來增加主攝拍攝圖片中間部分的清晰度（圖13），可以讓5 4mm～9 4mm焦段圖像的清晰度提升最多180%。

手機(jī)影像系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)，就是讓主攝和長(zhǎng)焦鏡頭不再局限于固定的焦段，盡可能幫助非標(biāo)準(zhǔn)焦段的數(shù)碼變焦升級(jí)為混合光學(xué)變焦。

總之，如果你想在2022年選購(gòu)一臺(tái)完美的影像旗艦，潛望式長(zhǎng)焦鏡頭是必不可少的，同時(shí)也是在考驗(yàn)手機(jī)廠商的“良心”。有消息稱，蘋果會(huì)在2023年上市的iPhone 15系列中正式引入潛望式長(zhǎng)焦鏡頭，如果消息屬實(shí)，這種鏡頭距離真正普及的時(shí)間也就不遠(yuǎn)了。