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詳解三星S20 Ultra的混合式光學變焦技術

獨愛72H ? 來源:十輪網 ? 作者:十輪網 ? 2020-02-12 23:50 ? 次閱讀

(文章來源:十輪網)

本次Samsung Galaxy S20 Ultra搭載了“1億800萬像素”以及“100倍變焦”功能,雙雙創下了智能手機的里程碑。在強悍配置的背后,也令我們好奇的是,三星是如何做到的?

在硬件趨于極限的同時,智能手機鏡頭也紛紛嘗試往更多樣的方向發展,例如多鏡頭的應用性、算法提升的夜景拍攝能力、運用景深鏡頭打造的散景虛化能力,以及更高倍的變焦倍率。相較于以往的機型,Smasung Galaxy S20 Ultra搭載了破格的100倍混合式光學變焦功能,這也令我們額外關注S20 Ultra的相機配置。

首先我們還是概略復習一下S20 Ultra的相機配置(S20 Ultra詳細報道可見:一百倍變焦、1億800萬像素登場!Samsung Galaxy S20 Ultra正式發布),鏡頭分別如下:

雖然倍率相同,但廣角鏡與超廣角鏡部分皆與上一代S10系列有所差別,首先是超廣角鏡頭部分,前一代旗艦S10/S10+ 的超廣角鏡頭其視角為123度,而此次S20/S20+/S20 Ultra則為120度,雖然倍率同樣都是主鏡頭的0.5倍。廣角主鏡頭方面也有所調整,上一代S10系列采用的是F1.5/F2.4的可變光圈式設計(雙光圈模式),S20系列主鏡頭光圈則統一改為F1.8。

此外,廣角主鏡頭鏡頭視角也有微幅縮減,S10系列主鏡頭視角為77度視角(相當于全幅等效26mm),S20系列主鏡頭視角則為79度(相當于全幅等效27mm)。雖然配置有微幅差距,但實際運用上并不會感到明顯的差異,可視為相當雷同的功能。Samsung S20 Ultra搭載了驚人的100倍變焦拍攝功能。

當然,我們最感興趣的還是首度搭載的望遠鏡頭,這顆鏡頭具備最遠100倍變焦的實力。我們先來回顧一下它的配置:4800萬像素、24度視角、光圈F3.5。雖然原廠沒有給出數據,不過經由視角換算,我們可以得知鏡頭視角24度相當于全幅等效焦距100mm。

也就是說,S20 Ultra的四鏡頭可視為搭載了三顆定焦鏡與景深鏡頭的協同運行成果,焦段分別是13mm、27mm、100mm,其中27mm~100mm約可視為4倍變焦,這也符合了S20 Ultra相機接口的操作邏輯,變焦倍率選擇鈕分別有0.5、1.0x、2.0x、4.0x、10x、30x、100x。

其中光通孔徑與鏡頭尺寸成正相關,一般而言光通孔徑較大的鏡頭,其鏡片也會較大。白話一點來說,以上這公式的涵義是,當鏡頭光通孔徑不變時(可約略理解為體積不變),焦距提升、光圈勢必會縮減,若要維持相同的光圈,鏡頭體積勢必需要大幅提升,這也解釋了為什么望遠鏡頭尺寸大多較大的原因。

舉例來說,在一般狀況下我們可以通過裁切照片來達到近似于光學變焦的效果,當然以技術面來說,“裁切”并不會改變鏡頭焦距,鏡頭透視也會是相同的(因為透視主要與距離有關),但裁切可以改變視角,因此若我們忽視物理光學效應,例如不計入實體焦距帶來的景深效果,并忽視像素損失造成的畫質差異,那么裁切確實可以完成一部分站在原地光學變焦的效果。

因此,雖然S20 Ultra的望遠鏡頭等效焦距為100mm,但使用4,800萬的高像素感光組件,通過裁切以及AI運算,仍然可以支持最高100倍的變焦倍率。所以,現在你知道為何Samsung S20 Ultra的100倍變焦會被稱作是“混合光學變焦”以及“AI超高分辨率變焦”了吧?它有光學變焦的成分在內,但也并非完全依賴光學變焦,仍然有數字變焦的機制在內。

這么說也不完全正確,在本次發布會上筆者實際測試了S20 Ultra的100倍變焦功能,它的運行邏輯是這樣的,在4倍變焦之后的倍率會啟動望遠鏡頭,4倍變焦之前的倍率仍會使用1億800萬像素的主鏡頭來完成拍攝需求。

我們來做一個簡單的計算,S20 Ultra的望遠鏡頭是4,800萬像素,而從4倍~100倍之間無論是哪個變焦倍率,S20 Ultra皆可輸出1,200萬像素的望遠照片。4,800÷1,200 = 4,換言之望遠鏡頭在4倍的倍率之內都是“無損變焦”的。但別忘了,望遠鏡頭本身的起始倍率就已經是四倍,4 x 4 = 16,因此可獲知S20 Ultra在16倍變焦之前都確實可以做到無損變焦。

因此,如果是畫質控的話,在不考慮望遠程手震、遠距離空氣散射等等會讓畫質減損的前提下,望遠鏡頭在16倍以前的變焦倍率畫質都可維持幾乎無損。但在16倍以上的變焦倍率呢?這就要靠數字變焦以及AI運算的功力了。
(責任編輯:fqj)

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