数码变焦与光学变焦有什么不同?

数码变焦与光学变焦有什么不同?

是不是经常看到一些摄像头的描述上写着数码变焦与光学变焦,这两者有什么不同?

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简单直接的说:手机拥有光学变焦拍摄的照片,你放大再放大,依然清晰;反之,所谓的数码变焦,一旦放大,则是模糊更模糊。现在各手机厂商在照相上大放奇招,各种吹嘘,大家还是不要给这个数码变焦骗了就好

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后置双摄这项技术从2015年开始逐渐兴起,仅用了一年时间就完成了从顶级旗舰到千元入门各档产品线的普及。火到什么程度?2016年的几乎所有新机发布会言必称双摄就是最好的证明。而伴随后置双摄的普及,衍生出来的变焦新概念也风生水起。

数码变焦与光学变焦有什么不同?
这三个词都带变焦 但你可千万别弄混

即便你对手机圈儿并不那么热衷,想必从去年开始,双摄变焦、无损变焦和光学变焦这几个概念应该也灌满了你的耳朵。如果不是细致观察,这三个都带“变焦”俩字儿的词语意涵应该相近吧?错,它们事实上是三个互不相干的概念。一旦理解错误消费者有可能掉进厂商有意无意设下的陷阱哦。所以今天我的使命就是跟大家仔细掰扯掰扯双摄变焦、无损变焦和光学变焦。

首先直截了当地给三个概念下个简要的定义:

双摄变焦:利用手机后置双镜头的物理焦距不同,实现“广角”或“长焦”拍摄效果

无损变焦:利用感光元件的特殊设计,通过单张超高像素或者多张合成裁切实现“长焦”拍摄效果

光学变焦:利用镜头组内的电动马达,通过镜片组移动实现无损的长焦拍摄效果

可以注意到这三个概念里,只有光学变焦的长焦两个字我没有加引号,原因下文会有介绍。三个概念中,真正与后置双摄绑定的其实只有双摄变焦,那么首先我们来看看什么叫双摄变焦。

双摄变焦的基础首先是双摄,虽然LG在2011年就推出了全球首款后置双摄手机,然而它真正走进大众视野还是花了几年的工夫。从功能上看,后置双摄从诞生之日起至今大致经过了这样一个发展路径:裸眼3D-先拍摄再对焦-彩色+黑白双摄-双摄变焦。

数码变焦与光学变焦有什么不同?
LG G5是首款采用双摄变焦设计的智能机

最开始后置双摄手机的裸眼3D功能其实并不算成功,不过后来的先拍摄再对焦让HTC一夜爆红,再后来华为P9的彩色+黑白双摄令手机摄影的画质得到十足的提升。不过到这时候,还没有哪家厂商想到利用两个镜头的焦距不同可以办一些事儿,直到LG G5的出现。

数码变焦与光学变焦有什么不同?
iPhone 7 Plus原始图像(等效28mm)

数码变焦与光学变焦有什么不同?
iPhone 7 Plus 2倍变焦效果(等效56mm)

LG G5的两枚镜头使用不同焦距(物理焦距标准镜头5mm,广角镜头2mm),这样利用双镜头可以拍摄出超广角视角的画面——即便画面边缘有明显的的线条畸变。在它之后发布的iPhone 7 Plus是真正把双摄变焦带火的产品,当然苹果的示范效应在里面起到了很大作用。标准+长焦显然是一个更受欢迎的组合,原因是它可以在几乎不损失画质的情况下将更远的东西拍得更大,利用的就是一枚等效28mm和一枚等效56mm的双焦距镜头组。

需要注意的是,双摄变焦的两枚镜头本质上仍然是定焦镜头,而非变焦镜头,所谓变焦效果是利用两个镜头的物理焦距不同实现的。

再来看无损变焦,虽然现在不少手机都声称自己的双摄产品支持无损变焦,且看起来确实“无损”,但真正的无损变焦概念事实上与镜头无关,与镜头后面的那块CMOS关系很大。

数码变焦与光学变焦有什么不同?
诺基亚808数年前就已经使用了超采样技术

无损变焦的祖师爷非诺基亚808莫属,1/1.2英寸CMOS+4100万像素的数据放到现在也没有任何一款手机能够超越它。这块感光元件有效区域含有7728*5368像素,根据所选择的图像比例,可以拍摄7728*4354分辨率的16:9图像或是7152*5368分辨率的4:3图像。诺基亚808采用了“像素超采样”技术,能够将8个像素合并为一个像素,既能保留画面细节,又能过滤掉图像的可见噪点,使得拍出来的图像更能准确地还原原始色彩。

数码变焦与光学变焦有什么不同?
部分手机支持超清拍摄模式

简单来说,超采样的做法就是“我像素高,裁掉一部分也比你保留更多细节,但远处的被摄物体会显得更大”。后来市面上出现了一些具备“超清拍摄模式”的手机,声称也能实现无损变焦,但它们的做法是:通过多帧采样技术拍摄多张照片,将细节进行采样加工、局部合成得出超高像素照片从而达到裁切可用的无损效果。

所以,无损变焦跟是不是双摄手机没有关系,我前面提到的诺基亚808也不是双摄手机,但照样可以实现无损变焦的效果。因此大家不要将无损变焦和双摄划上等号。

最后来看看光学变焦吧,这个词听起来似乎深奥,其实解释起来相对容易一些,我们用一张图来解释下。

镜头通常是由一片或多片光学玻璃组成的透镜组,一枚镜头通常而言会同时配备凸透镜和凹透镜。图片中最上面就是一枚镜头在广角端的成像状态,可以看到右侧的成像范围是很广的。这时,如果我们进行变焦操作,镜头内的透镜位置会随之发生变化。

数码变焦与光学变焦有什么不同?
光学变焦原理图(图片来源维基百科)

在进行变焦操作时,L1(凸透镜)与L2(凹透镜)会沿着光轴方向移动,这样焦距也就变长了。焦距变长直接导致视角范围变小,最下面是镜头在长焦端的成像状态,可以看到右侧的成像范围明显减小。小范围内原本在远处的物体看起来也就显得更大了。这就是光学变焦的基本原理。

因此,光学变焦才是真正无损的变焦技术,支持光学变焦手机的镜头通常是变焦镜头而非前面提到的定焦镜头。另外,电动马达可以驱动镜片组在变焦时前后移动,因此是否拥有电动马达也可以作为是否支持光学变焦的依据之一

数码变焦与光学变焦有什么不同?
华硕鹰眼一代的潜望式光学变焦镜头模组(图片来源华硕官网)

需要注意,光学变焦和前面提到的双摄变焦并不能画上等号,即便它们都能实现一定倍数下的无损长焦效果。在苹果官网对iPhone 7 Plus的介绍和小米官网对小米6的介绍中,两款其实是定焦镜头*2的手机用“光学变焦”做宣传我认为并不恰当,因为无论是iPhone 7 Plus还是小米6,它们的镜头模组里都没有电动马达,不能驱动镜片组前后移动,不符合严谨的光学变焦定义。

数码变焦与光学变焦有什么不同?
iPhone 7 Plus官网介绍

数码变焦与光学变焦有什么不同?
小米6官网介绍

现阶段,双摄变焦的画质无损范围通常只有两倍,一旦超过两倍,启动的数码变焦会让画质严重下降。另一方面,无损变焦由于本质上只是高像素图像的裁切,实用性并不强。只有镜头模组内置电动马达、可以驱动镜片组移动且镜头本身为变焦镜头的这一套组合,才是真正意义上的光学变焦。而且这种真·光学变焦手机的变焦倍数通常可以做到5倍(潜望式镜头)或是10倍(伸缩式镜头)。

看到这里大家或许对双摄变焦、无损变焦和光学变焦这三个术语有清晰一些的认知了。并不是说这三种“变焦”方式孰优孰劣,而是在目睹了不少场新机发布会,看到不少论坛网友搞不懂它们的区别之下,作为科技数码从业者,我觉得有必要明确一下它们各自的概念,来让消费者清楚知道自己的购买需求,避免被厂商的“烟雾弹”砸中。如果能做到这一点,求之不得。


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首先还是要从概念上来了解:变焦,是指镜头与焦距的变化,变倍是变焦镜头的变焦倍数。电子变焦利用电子学的方法,在原像素间输入不同数目的像素,对图像进行增大,因此不会提高原画面的清晰度。因此,可以说如果原画质像素低,倍数越大并不代表放大的图像就会越清晰,因为图像像素并没有实际提高。

光学变焦(Optical Zoom),是数码摄像机依靠光学镜头结构来实现变焦,从效果来看就是通过镜片移动来改变焦点位置、镜头焦距长短、视角大小来实现影像的放大与缩小。光学变焦倍数越大,可以拍摄越远的景物且清晰不模糊,因为放大的图像是真实的。

两者产生的条件不一样:电子变焦是依靠电子技术实现,光学变焦是物理技术:依靠镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。因此,实现光学变焦需要硬件支持——配置变焦镜头。通常,变焦镜头价格还是比较高的。

两者产生的效果不一样:电子变焦的效果有点类似放大照片的效果,而光学变焦是视觉和焦距发生变化,产生层层递进的效果,更远的景物逐渐变得更清晰,不会因为拉近放大而模糊失真。


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变焦能力包括光学变焦(optical zoom)与数码变焦(digital zoom)两种。


数码变焦和光学变焦的区别主要是光学变焦通过镜头焦距的移动来实现10倍接近拍摄目标,可清晰放大影像,而无任何画质损失。而数码变焦功能则可120倍放大影像。但画质有影响。


光学变焦的数码相机在远距离变焦时,人物或事物的空间感、层次感要比数码变焦的要更好一些,但是数码变焦的产品使用是要方便一些。


数码相机依靠光学镜头结构来实现变焦(zoom),光学变焦倍数越大,能拍摄的景物就越远。通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距。


光学变焦同传统相机设计一样,取决于镜头的焦距,所以分辨率及画质不会改变。数码变焦只能将原先的图像尺寸裁小,让图像在lcd屏幕上变得比较大,但并不会有助于使细节更清晰。

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