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手机相机功能解读:什么是变焦,以及三种变焦的原理是什么?

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  自从光学变焦进入到手机市场后,关于智能手机中变焦技术的讨论变得更加普遍。现在智能手机可以实现三种类型的变焦:光学、数字(数码)和混合变焦。但是,现在很多人容易将它们搞混甚至完全不清楚。因此,我们在这里将它们的工作原因进行说明,以便大家能够更好的区分并在以后选购手机能够作为参考。

  

  在此之前,我们有必要先了解一下什么是变焦?在摄影中,相机变焦指的是使被拍摄的物体看起来更近或更远。放大可以让你更近距离地观察物体,缩小则可以让你捕捉到更广阔的空间。这可以通过使用光学镜头来放大图像,或者简单的裁剪图像的某个区域来实现。

  

  进入正题,首先从光学变焦开始。智能手机中的光学变焦是通过一系列镜头元件来实现的,摄像头可以通过镜头移动来放大和缩小。光学变焦提供了最好的放大效果,是对图像质量几乎没有影响的放大形式。由于照片中的内容是通过操纵来自场景的光线来放大的,所以光学变焦提供了无损的结果。

  

  理论上说,使用光学变焦拍摄图像与你靠近拍摄物体得到的结果相同。但镜头的质量会造成一些影响,根据镜头的不同,光圈也会随着焦距的增加而变小。而话说回来,当你实在是无法靠近被拍摄的主体时(比如想拍清停留在树枝上的小鸟),光学变焦仍是最佳的解决方案。

  在智能手机中,光学变焦仍是一种比较新颖的功能。三星早在2012年就做出了Galaxy Camera,虽然有延续两代,但并没有成功。宝丽来和华硕也曾尝试过这个想法,结果依然被人忘却,因为它们做的都是小众产品,对普通消费者并没有吸引力。

  

  与此同时,华为P40 Pro和iPhone 11 Pro等现代智能手机对消费者的吸引力就很大,其内部也配备了变焦镜头。与单反相机和数码相机不同的是,镜头并不会从设备中伸展开来。相反,这些手机有类似潜望镜的嵌入式装置,在不影响手机外观的情况下,可以达到同样的变焦效果。

  

  数字变焦实现了与光学变焦类似的效果,但没有机械装置或玻璃元件。它一般会裁剪拍摄画面周围的区域,使照片看起来更接近拍摄的主体。图像的剩余部分则通过算法放大,因此被称为数字变焦。与光学变焦不同的是,数字变焦拍出的图像质量不是无损的,这意味着在用数字变焦拍摄的时候,画面中的一些信息会被丢失。为了保留放大后图像的细节,算法会增加像素,但这个过程并不完美,这也是为什么数字变焦后的图像经常会显得模糊不清。

  当你需要更好地构图而又无法实际靠近时,使用数字变焦是不错的选择,但需要注意的是,图像质量会随着放大倍数的增加而变差。数字变焦主要依靠的是软件算法。

  

  混合变焦是智能手机中一个较新的概念。它利用光学变焦、数字变焦和软件优势,在放大到比镜头支持的变焦距离更远的时候,可以获得更好的效果。

  目前大多数具有光学变焦的智能手机拥有3倍或5倍的光学变焦镜头,当突破额定的变焦范围时,图像质量就会下降,这时就需要混合变焦来拯救。

  虽然每个厂商使用的算法和技术不同,但一般原理是通用的。混合变焦使用软件增强和计算,以从多张照片中合成一张最好的图片。这与夜间模式和HDR类似,但重点在细节,而不是曝光。

  厂商可以利用手机不同的传感器和焦距来同时抓取多个摄像头的细节。然后,所有这些信息都可以智能改善数字放大后的图片。所以混合变焦要弱于光学变焦,但比数字变焦要强大,可以保留并呈现更多的细节。

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