據(jù)Android Authority網(wǎng)站報道，通常情況下，旗艦智能手機會包含大量優(yōu)雅、獨特和日趨強大的相機功能，例如谷歌的HDR+、LG的廣角鏡頭或超慢鏡頭視頻錄制。華為希望利用其新穎的混合變焦功能——最新款旗艦手機P20和P20 Pro采用的新相機功能之一——吸引消費者的眼球。

這并非華為首次采用混合變焦功能。這項技術已經(jīng)被應用在華為多款高端手機中，例如Mate 9、P10和Mate 10 Pro。在2016年的華為麒麟960處理器發(fā)布會上，華為就提到過這項功能。但是，P20 Pro是華為首款利用長焦鏡頭把變焦能力提升至5倍，而成像質(zhì)量不會有明顯下降的手機。

光學變焦 PK 為數(shù)字變焦 PK 混合變焦

攝影愛好者可能會略過這些基礎知識，但對于普通讀者來說，介紹下這些基礎知識還是很有必要的。

相機上傳統(tǒng)的變焦技術可以分為兩大類：光學變焦和數(shù)字變焦。光學變焦技術移動機械的玻璃鏡頭，調(diào)節(jié)焦距，從而放大用戶看到的景象。使用光學變焦技術，在拍照時，成像傳感器(負責拍攝數(shù)碼照片的元器件)“看到”的是放大的圖像，能以其最大分辨率呈現(xiàn)放大的圖像。部分手機采用光學變焦技術，但只使用不同焦距的相機，通過切換不同的相機來放大拍攝主體，與傳統(tǒng)光學變焦技術相比，這類技術的局限性要大得多。

相比之下，數(shù)碼變焦技術用于沒有可移動鏡頭元件的相機中，例如智能手機。使用數(shù)碼變焦技術時，無論變焦倍數(shù)如何，圖像傳感器都會“看到”相同的場景。放大拍攝主體的唯一方式，是裁剪照片、對它進行放大，這會降低分辨率，導致照片上有更明顯的顆粒感。在使用數(shù)字變焦技術時，設備通常會利用軟件插值算法，使照片看起來更柔和，但會丟失一些細節(jié)。

華為的混合變焦技術，以一種更智能的方式使用兩個攝像頭，利用處理能力強大的軟件，以不同的焦距混合來自兩個攝像頭的數(shù)據(jù)，在放大拍攝主體時，保留或重建更多細節(jié)。它當然不是光學變焦，成像質(zhì)量也沒有那么好，但在保留遠處的細節(jié)方面，它的表現(xiàn)要遠好于基本的數(shù)字變焦技術。我們可以認為這一技術的成像質(zhì)量介于光學變焦和數(shù)字變焦之間，但從根本上說，它是一種數(shù)字化技術。這一技術特別適用于智能手機——光學變焦機制不適用于單一鏡頭。即使接近其5倍混合變焦極限時，華為P20 Pro成像質(zhì)量似乎還是相當不錯的。

混合變焦技術原理

我們?nèi)绾螌崿F(xiàn)這樣的效果呢?一種被稱作超級分辨率的處理能力非常強大的圖像處理技術，可以用來強化照片中的細節(jié)。華為沒有明確聲明其混合變焦功能使用了超級分辨率技術，但這樣的暗示可謂“隨處可見”。華為的HiAI移動神經(jīng)網(wǎng)絡計算平臺文檔，詳細闡述了包括超級分辨率在內(nèi)的一系列圖像處理技術——能夠在華為的麒麟神經(jīng)處理單元上運行。華為早在2013年的Ascend P2手機中就使用了超級分辨率變焦技術——由圖像處理技術公司Almalence提供。另外，即使在技術上拉近的距離比長焦鏡頭800萬像素分辨率極限還近，用戶仍然能獲得分辨率為1000萬像素的放大版照片。因此，這些跡象表明了某種形式的超級分辨率技術。

超級分辨率的總體思路是所謂的亞像素定位。通過考慮另外2、3個幀——每個幀都有略微不同的視角——中的相同點，亞像素定位能使照片中任一點的精度達到亞像素精度水平。華為的雙相機系統(tǒng)，已經(jīng)能向我們提供兩個略微不同的視角，但我們也能整合任何單一相機的多個圖像幀，增加可以使用的數(shù)據(jù)量。這一技術并非是專門為雙相機系統(tǒng)而保留的——在觀察遙遠的行星或宇宙中的其他天體時，它通常被天文學家用來去除照片中的噪點和提高分辨率。在2014年推出的單鏡頭Find 7中，OPPO就在5000萬像素超級變焦成像功能中使用了相似的技術。

需要記住的一點是，存儲在一幅照片的每個像素中的信息，只是成像傳感器捕獲光線的近似值。相機受限于它們的分辨率，因此每個像素實際上把它探測到的更精細細節(jié)“平均”為單一色彩。這還可能會受到由機械和電子來源進入成像傳感器的噪點的影響。因此，當在兩個略微不同的位置拍攝同一張照片時，許多像素的值將略有區(qū)別。使用各種算法或數(shù)據(jù)庫，通過“考慮”多幀照片中像素間的差別，從成像質(zhì)量更低的照片中獲取更多細節(jié)是可能的。最終結果是包含更多像素數(shù)據(jù)的分辨率更高的照片。

從本質(zhì)上來說，超分辨率是某種形式的過采樣——它利用多幅分辨率更低的樣張，生成一張分辨率更高的照片。用戶可以利用多種不同權重和算法，決定如何處理這些照片，每次都會獲得略微不同的結果。當放大這種分辨率更高的圖像時，與傳統(tǒng)數(shù)字變焦功能相比，它能保留更多細節(jié)。這一技術還能用來減少噪點，使圖像變得更清晰，更穩(wěn)定，用于創(chuàng)作延時拍攝風格的照片。

只是，這一技術并非完美無缺。與其他內(nèi)插濾鏡一樣，尖銳邊緣周圍的“光環(huán)”或“光暈”會是一個問題，紋理看起來像油畫一樣——色彩相互浸染。根據(jù)拍攝物體，不同算法會獲得略好的成像質(zhì)量，因此成像質(zhì)量將因拍攝物體的不同而有差別。從利用華為P20 Pro拍攝的照片中，我們能看到部分這種現(xiàn)象。

對于華為P20 Pro相機來說，超分辨率照片被裁剪成放大的照片，或壓縮為分辨率為1000萬像素的照片。Android Authority還不能確定的是，華為在生成這些照片時使用了什么樣的算法，以及每個相機拍攝多少張照片。我們所知道的是，它融合來自800萬像素、3倍光學變焦長焦鏡頭和4000萬像素攝像頭的數(shù)據(jù)。支持混合變焦功能的華為智能手機，采用相同的思路，它利用一個單色成像傳感器收集更多數(shù)據(jù)，限制相機具備2倍混合變焦能力。

照片樣張

在拍攝這些照片樣張時，Android Authority使用了1倍、3倍光學變焦，以及5倍混合變焦功能。為了對它們進行比較，1倍、3倍光學變焦照片分別放大(不使用插值)了500%和166.67%，以達到5倍變焦效果。換句話說，Android Authority對所有照片進行了裁剪，使之與5倍變焦照片一樣。最初，Android Authority計劃使用專業(yè)模式，以確保相同的曝光設置，抵消不同相機光圈帶來的影響，但Android Authority的測試發(fā)現(xiàn)，3倍長焦鏡頭完全沒有發(fā)揮作用，導致變焦倍數(shù)不足。Android Authority編輯羅伯特·特里格斯(Robert Triggs)懷疑的原因是，在專業(yè)模式下，混合變焦仍然發(fā)揮作用，但只使用來自4000萬像素和2000萬像素的單色成像傳感器的數(shù)據(jù)。有趣的是，在其Galaxy Note 8手機中，當使用專業(yè)模式拍照時，三星也關閉了2倍變焦長焦鏡頭。

相反，Android Authority利用默認的照片模式拍攝照片，以獲得最好的變焦效果，但關閉了人工智能拍攝功能，以在切換變焦倍數(shù)時，盡可能地保持照片色彩和曝光相似。出于比較的目的，頭兩張樣張照片也包含放大的4000萬像素照片。正如Android Authority預期的那樣以4000萬像素的分辨率模式拍攝照片，可以提供更多的分辨率數(shù)據(jù)，在進行數(shù)字變焦時可以獲得更好的成像質(zhì)量。結果也表明，在拍攝分辨率達4000萬像素的照片時，使用光學變焦和混合變焦功能，成像質(zhì)量遠好于數(shù)字變焦。在拍攝遙遠的物體時，它們絕對是用戶會選用的變焦功能。

在第一批照片中，需要關注的主要元素是右側的文字，和照片左部唱片上的凹槽。利用5倍數(shù)字變焦功能放大照片，根本看不清這一距離上的文字細節(jié)。切換到4000萬像素成像傳感器，情況只是略有改善，表明拍攝照片時使用這樣倍數(shù)的數(shù)字變焦功能，用處真心不大——與成像傳感器像素數(shù)量無關。但是，3倍光學變焦和5倍混合變焦模式之間的差別很難區(qū)分?；旌献兘构δ芸梢愿逦仫@示文字，去除照片中的噪點。但其一個副作用是，唱片左側的凹槽開始混在一起。色彩分級也略有不同，很可能是處理算法的結果?？傮w而言，如果考慮放大這樣大的倍數(shù)，混合變焦能獲得成像質(zhì)量更好的照片。

在5倍數(shù)字變焦功能方面，第二批照片顯示出了相似的不足之處。3倍光學變焦功能基本上能顯示出花朵和葉子邊緣的細節(jié)，除更銳利的邊緣外，3倍光學變焦和5倍混合變焦之間幾乎沒有什么差別。兩者最大的差別可能是混合變焦的降噪效果和略微更精準的邊緣。1倍、3倍和5倍光學變焦之間還存在著顯著的色彩和曝光差別。這部分原因取決于相機的自動設置，不同的相機光圈和照片的內(nèi)容，還可能有軟件算法。

Android Authority最終的照片表明，P20 Pro的混合變焦功能，在更優(yōu)化的環(huán)境中，生成的照片光線充足、邊緣硬朗。這次的差別更為明顯。雖然3倍光學變焦功能會使照片顯示出明顯的噪點和鋸齒，混合變焦功能消除了幾乎所有這些問題。

在戶外照片中，Android Authority看到了相似的結果。使用數(shù)碼變焦時，大部分細節(jié)都丟失殆盡，但即使3倍光學變焦，甚至把變焦倍數(shù)提高至5倍，細節(jié)也會得到合理的保留。當比較3倍光學變焦和5倍混合變焦拍攝的照片時，Android Authority再次發(fā)現(xiàn)5倍混合變焦拍攝的照片更流暢，微小的細節(jié)都得到了很好的保留。

正如最后一批照片中混合變焦結果的顯著改進，用戶拍攝的場景，對5倍變焦效果會產(chǎn)生影響。但總體而言，與數(shù)字變焦功能相比，它代表著巨大的進步。它的處理效果也始終如一地優(yōu)于3倍光學變焦鏡頭。由于混合變焦是通過軟件實現(xiàn)的，拍攝內(nèi)容會對處理后照片的成像質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，要獲得最好的成像質(zhì)量，用戶需要在光照良好的環(huán)境中拍攝照片。總之，與大多數(shù)其他手機不同的是，用戶可以真正使用P20 Pro的變焦功能。

照片 PK 專業(yè)模式

本文開始就曾提及，在使用相機的專業(yè)模式拍攝照片時，3倍光學變焦鏡頭不能用來“協(xié)助”5倍混合變焦功能。特里格斯親自證實了這一點。在專業(yè)模式中，使用變焦功能拍攝的照片不如使用普通的照片模式清晰。因此，照片成像質(zhì)量與P20和其他沒有配置長焦鏡頭但支持混合變焦功能的手機相似。但重要的是，這些照片的成像質(zhì)量要顯著優(yōu)于普通的數(shù)字變焦功能，證實混合變焦技術(超級分辨率)確實效果不錯。

在上述照片樣張中，即使在專業(yè)模式下拍攝照片時，混合變焦功能的成像質(zhì)量也遠遠高于普通的數(shù)字變焦功能。但是，在沒有3倍長焦鏡頭提供光學變焦細節(jié)的情況下，與照片模式相比，專業(yè)模式下成像質(zhì)量要差得多。這顯然不夠理想，但它確實向我們提供了一個有趣的機會，比較超級分辨率變焦功能與光學變焦功能的優(yōu)劣。

上述的結果基本上符合我們的預期。在專業(yè)模式下，3倍混合變焦功能的成像質(zhì)量確實好于數(shù)字變焦。但是，在照片模式下，使用3倍長焦鏡頭拍攝的照片成像質(zhì)量要高得多，有足夠多的細節(jié)，色彩也更生動。

在使用變焦功能時，為了獲得最高的成像質(zhì)量，請使用P20 Pro的照片模式而非專業(yè)模式。

那么，專業(yè)模式為什么不利用具備明顯優(yōu)勢的變焦技術呢?原因可能要追溯到拍攝花卉照片時我們看到的不同曝光和色彩。華為的專業(yè)模式，使用戶能控制ISO、快門速度、曝光和色溫，當在800萬像素/f/2.4長焦鏡頭和4000萬像素/ f/1.8主攝像頭之間切換時，這些參數(shù)會發(fā)生很大變化。為了確保專業(yè)模式的手動調(diào)節(jié)設置，在使用變焦功能時以用戶期望的方式發(fā)揮作用——不會改變色彩和曝光——華為可能選擇只使用混合變焦功能，只利用4000萬像素成像傳感器和2000萬像素單色傳感器的數(shù)據(jù)，照片成像質(zhì)量遠優(yōu)于普通的數(shù)字變焦功能。

出色的數(shù)字變焦

由于華為混合變焦功能效果令人印象深刻，而且在不同拍照模式下表現(xiàn)不同，P20 Pro的三攝系統(tǒng)，可能比最初的設想更有趣。但是，無論在什么模式下，與大多數(shù)智能手機相機的“數(shù)字變焦功能”相比，它都是一種出色的技術。理解混合變焦功能的最好途徑，是把它看作是一種出色的數(shù)字變焦功能。但它不依賴可移動的鏡頭或機械性硬件，因此它非常適合用在智能手機中。它是一種智能的、基于軟件的技術，能提升照片分辨率，生成的照片成像質(zhì)量高于數(shù)字變焦。這正是大多數(shù)用戶所期望的。

當然，混合變焦功能并不完美，但對于喜歡拍攝微距照片，或經(jīng)常裁剪拍攝的原始照片的用戶，它無疑是在購買智能手機時需要考慮的一項技術。智能手機相機的成像質(zhì)量可能仍然比不上數(shù)碼單反相機，但混合變焦功能這樣的創(chuàng)新，給喜歡攝影的用戶拍攝成像質(zhì)量更好的照片提供了諸多可能性。

關鍵詞： 華為 功能 變焦