小米10 Pro只需双摄就够了?论数码变焦的方向性!
数码变焦不如光学变焦?小米10数码变焦深藏不露?三星S20算不算光学变焦?
欢迎来到「Kim工房」,今天聊聊手机长焦的光学原理,顺便探讨一下长焦模组的必要性。
本月手机圈热闹非凡,前有三星S20/S20+以主摄充当长焦的奇葩设计,后有小米10 Pro传承2x人像镜头的经典设计,可见手机市场越来越重视长焦的拍摄体验,不但要拍得远,而且要拍得好!那么……
三星S20/S20+算不算光学变焦?
小米10 Pro的长焦模组纯属凑数?
数码变焦与光学变焦到底有啥区别?
细思极恐,手机还需要长焦模组么?
带着上述问题,跟着Kim较瘦一探究竟!
本文概况:
一、伪长焦什么鬼?
二、伪长焦影响透视么?
三、伪长焦影响景深么?
四、伪长焦影响像素!
五、伪长焦大战真长焦
尾巴
全文3000字,图片8张。
一、伪长焦什么鬼?
故事要从三星Galaxy S20系列说起,新系列分三款机型,其中定位略低的S20与S20+,官宣支持“3x混合光学变焦”。关于三星S20系列的规格解读,详见Kim较瘦前期课程《唯一的升级是处处升级?三星Galaxy S20系列剁手必读!》,此处不再赘述。
有意思的是,S20与S20+的长焦模组采用64MP+0.8μm+F2.0,折合1/1.72",此规格堪称目前手机长焦最强,即使放在主摄都算高规格,问题来啦……怎么可能把1/1.72"传感器与F2.0长焦镜头塞到一起?
答案就在三星全球官网的产品规格页面,仔细对比S20与S10的长焦模组,额滴神,两者镜头视角(FOV)差很大!
FOV:角度越大,镜头越广;角度越小,镜头越长。
▼S10三个镜头分别是:
超广123°,折合13mm
广角77°,折合26mm
长焦45°,折合52mm
三者变焦关系为0.5x~1x~2x,没毛病。
▼S20三个镜头分别是:
超广120°,折合14mm
广角79°,折合25mm
长焦76°,折合26mm???
三者变焦关系为0.56x~1x~1.04x,有毛病!
严格来说,S20与S20+并没有传统意义上的“长焦模组”,所谓长焦其实是第二颗广角主摄,兼任数码变焦模组!依赖64MP的高像素优势,通过裁剪来实现数码变焦,裁剪成16MP就是2x变焦,裁剪成7MP就是3x变焦。官宣的“3x混合光学变焦”,其实就是7MP多张采样,再合成一张12MP的照片。
简单说,S10长焦模组的原生焦段为52mm,S20长焦模组的原生焦段为26mm,后者利用高像素裁剪来数码变焦到52mm(2x)、甚至78mm(3x),所以……S10光学变焦是真长焦,S20数码变焦是伪长焦?
关于S20/S20+长焦的问题,也引起某些媒体的关注,那么真假长焦到底有啥区别?两者拍出来的照片是一样的么?
先来补充冷知识,在主体构图基本一致的情况下,照片为什么会看起来不一样呢?
因为拍摄距离、镜头焦段、镜头光圈、传感器尺寸不尽相同,导致照片的透视与景深存在差异,最终看起来就不一样。
透视关系:即画面中前景与后景的比例关系,通俗说的近大远小,例如小姐姐与后景的比例变化。
景深:即画面中焦点与焦外的虚实关系,通俗说的虚化效果,例如小姐姐的后景越来越模糊。
二、伪长焦影响透视么?
敲黑板:透视仅与摄距有关,不受其他因素影响!
只要拍摄距离固定,不管你用什么设备(相机还是手机),不管你用什么焦段(广角还是长焦),最终裁剪成统一构图时,透视关系完全一致。
下面就以fujifilmxmount的样张来演示一下,机身为富士X-T1,APS-C画幅,转换系数为1.5(相对于全画幅),镜头为XF18-55mm F2.8-4。
▼照片1:18mm F4,典型广角
▼照片1A:将上图白框区域裁剪出来,虚拟35mm变焦效果,即伪长焦
▼照片2:35mm F4,典型中焦,即真长焦
显然,裁剪实现的35mm变焦与光学原生的35mm变焦,在透视关系上无差别。
上述结论适用于不同画幅&不同焦段的任意裁剪,总之,数码变焦不影响透视!
三、伪长焦影响景深么?
敲黑板:景深是由摄距+焦段+光圈+画幅综合决定的,与伪长焦没有直接关系!
首先,本期课程主要探讨数码变焦与光学变焦的差异,那么摄距相同(暂不考虑)。其次,数码变焦与光学变焦构图一致,那么等效焦段相同(暂不考虑)。最终景深只受光圈与画幅影响。
还是以之前的样张来演示,尽管照片1A与照片2在透视关系上无差别,但两者的景深不一样!
▼照片1A(数码变焦):光学焦段18mm,光圈F4,画幅为APS-C的裁剪(转换系数3),景深较深。
▼照片2(光学变焦):光学焦段35mm,光圈F4,画幅为APS-C(转换系数1.5),景深较浅。
显然,在摄距、等效焦段与光圈都一致的情况下,景深由画幅决定,画幅越大景深越浅。
“等等,照片1A的画幅是因为裁剪而变小的呀,为啥景深与伪长焦没有直接关系呢?”
之所以有这种误解,是因为两张照片出自同一台设备(初始画幅一致)。假设照片1由全画幅甚至中画幅拍摄,裁剪后照片1A的有效画幅有可能仍大于照片2的APS-C画幅,那么照片1A的景深反而更浅。
总之,数码变焦不直接影响景深,只要裁剪后的有效画幅足够大,只要光圈足够大,数码变焦照样可以获得浅景深!
四、伪长焦影响像素!
既然数码变焦不影响透视、不直接影响景深,那么究竟比光学变焦差在哪儿?
数码变焦会裁剪画幅,画幅越小画质越差,但画幅还是次要的,裁剪最致命的是大幅减少像素!
早期手机主摄基本是12MP左右(分辨率4000×3000),做个2x数码变焦就只剩3MP(2000×1500),再加上画幅裁剪导致的劣化,最终的画质并不理想。作为对比,通常手机长焦模组为2x光学变焦,总像素8MP至12MP,优势还是杠杠滴。
总之,数码变焦的实用性非常依赖像素,只有高像素才能拯救数码变焦!
五、伪长焦大战真长焦
回到开篇的故事,相比三星S10的2x光学变焦,三星S20的数码变焦究竟是升级还是降级?
S10长焦模组:镜头为52mm+F2.4,传感器为12MP+1.0μm,折合1/3.4"
S20长焦模组:镜头为26mm+F2.0,传感器为64MP+0.8μm,折合1/1.72"
当S20数码变焦至52mm时,画幅缩小为原来的1/4,折合1/3.4",但按像素总面积估算略小于S10长焦画幅。
基于前面总结的原理,数码变焦与光学变焦的战况如下:
▼透视
平手。变焦不影响透视关系。
▼景深
相当。两者摄距、等效焦段一致,S10有效画幅略大,S20光圈更大(F2.0>F2.4)。
▼画质
相当。S10有效画幅略大,S20像素更高(16MP>12MP)。
▼变焦能力
S20略长。假设两者从52mm继续做数码变焦,由于S20像素更高(16MP>12MP),理论上画质相当的情况下,S20的数码焦段更长。
总之,S20的数码变焦不输S10的光学变焦,所谓的“伪变焦”根本就是伪命题!
尾巴
回到开篇的问题,数码变焦与光学变焦本质上并没有区别,它们只是特定前提下的相对概念,两者之间不存在技术先进性与画质优越性。相对大画幅而言,小画幅的光学焦段其实就是物理裁剪的数码变焦;相对小画幅而言,大画幅的数码焦段有可能光学素质反而更优秀。
至于三星S20/S20+算不算光学变焦,已经不再是问题,利用高像素裁剪来实现优质的数码变焦,方向绝对没错!
当主摄规格足够高,就能完美充当低倍率的长焦模组,例如三星S20 Ultra与小米10系列的那颗108MP+0.8μm的主摄,就算拉到4x数码变焦,最终采样像素仍有7MP,再通过多张采样进行超分辨率合成,理论上能输出10MP甚至12MP的优质长焦照片!
最后以小米10 Pro为例,大胆预测一下,手机还需要长焦模组么?
小米10 Pro后置四摄,主摄与超广无法取代,但50mm人像模组与94mm超长焦模组地位岌岌可危。
上图纯属技术假设,如果算法足够先进,当主摄数码变焦到2x与3.8x时,理论上勉强能追上两颗长焦主摄,至少景深相当,顶多画质稍差一点。灵魂拷问,这两颗优势不明显的长焦模组意义何在?
好吧,这堂课就到这里,更多搞机黑科技,敬请关注「Kim工房」!
小编注:本文作者@cloud_kim 是什么值得买生活家,他的个人自媒体信息为:
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淡然渲染
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光变的效果更好是必然的
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干架人
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选择性健忘
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小邪子
那这种变焦有什么意义呢?我直接开最大像素,还可以随意剪裁范围。
这种数码变焦只能用中间范围的像素吧?
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夜无语
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zhangyi0590
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DDoS
单透镜记不太清楚了,应该有个畸变效应,曲率越大距离越近越明显,长焦应该是曲率更小的吧。不过也可能记反了,研究生阶段没选光学方向,很多知识都模糊了
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马修路德孙
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百家姓周
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发动机
我有小米cc9pro,拍报纸的话,清晰度跟焦段成正比,长焦最清楚,人像次之,都比1亿模式清楚。厂家不傻的
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晶核
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