原来几倍光学变焦是这么回事

关于焦距、光圈与手机镜头。

研究了一会儿相机原理和手机镜头,新学到一些东西:

  1. 对专业相机来说,决定焦距与光圈的部件在镜头上,决定快门与感光度的部件在相机上。
  2. 光圈值的格式是f/x,它的含义就是公式的字面意思,两数相除。f是镜头的等效焦距,x是一个倍数,指光圈孔径是焦距的多少倍。
  3. x是分母,因此光圈值f/x里的x越小,光圈值越大。
  4. 光圈值之所以这样表示,而不是直接表示成绝对的光孔直径,是因为对于不同焦距的镜头,只要这个x倍数一样,曝光和虚化效果就基本相同。这应该可以通过三角函数证明。
  5. 焦距决定了镜头最清晰的画面,也就是焦点在什么距离,光圈的大小决定了焦点前后多远范围的画面也能保持清晰。光圈大,清晰的范围就小,前后景虚化越明显,反之亦然。
  6. 手机摄像头由于物理空间限制,较少采用可变焦距、可变光圈这类复杂结构,而是在几个固定焦距、固定光圈的独立镜头间切换。
  7. 目前主流旗舰机型通常带有3个摄像头。一个焦距适中,20-35mm,略偏广角一点,拍摄日常事物;一个焦距较短,20mm以下,超广角镜头,拍摄大视野场面和微距;一个长焦,50mm以上,拍小角度远景。
  8. 手机摄像头并不会越变越多,拍摄对象就这么几类。
  9. 由于手机镜头多是固定焦距、固定光圈,实际上能调的主要是快门和ISO。但许多手机还有焦距调节的功能,这是靠算法实现的,焦距并没有真的改变。
  10. 手机摄像头光圈较小,所以景深大,从很近到很远的画面都是清晰的。手机能区分画面中物体的远近,当手动设定“虚拟焦距”时,软件把该焦距之外的物体用算法处理模糊,模拟出大光圈的效果。
  11. 这种算法模拟的焦距变化,无法与物理焦距相提并论。算法会出错,尤其人像模式,比如把人手上的物体误当做背景的一部分,出现人物清晰而手中物体和背景一起模糊的异常效果。

这就解释了我这台 OPPO Find X6 相机的奇特现象:默认1倍是清晰的,用的是24mm焦距主摄。0.6倍画面拉远,四个角形变明显,因为切换成了15mm超广角镜头。2倍画面拉近,但画质变差了,因为它只是取了1倍画面的中央部分强行放大了。3倍画面拉近,又变得和1倍一样清晰了,因为此时切换成了65mm长焦镜头(像素值与主摄相同)。6倍画面拉近,又变糊了,这是在3倍画面基础上裁了中央部分放大。

几倍光学变焦,其实是个手机厂商的噱头。不提并不代表没有,提了也没什么了不得。只要长焦镜头的焦距是主摄的好几倍,那就相当于是几倍光学变焦。