據(jù)Android Authority網(wǎng)站報(bào)道，通常情況下，旗艦智能手機(jī)會(huì)包含大量?jī)?yōu)雅、獨(dú)特和日趨強(qiáng)大的相機(jī)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(jī)P20和P20 Pro采用的新相機(jī)功能之一——吸引消費(fèi)者的眼球。

這并非華為首次采用混合變焦功能。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在華為多款高端手機(jī)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(huì)上，華為就提到過(guò)這項(xiàng)功能。但是，P20 Pro是華為首款利用長(zhǎng)焦鏡頭把變焦能力提升至5倍，而成像質(zhì)量不會(huì)有明顯下降的手機(jī)。

光學(xué)變焦 PK 為數(shù)字變焦 PK 混合變焦

攝影愛(ài)好者可能會(huì)略過(guò)這些基礎(chǔ)知識(shí)，但對(duì)于普通讀者來(lái)說(shuō)，介紹下這些基礎(chǔ)知識(shí)還是很有必要的。

相機(jī)上傳統(tǒng)的變焦技術(shù)可以分為兩大類(lèi)：光學(xué)變焦和數(shù)字變焦。光學(xué)變焦技術(shù)移動(dòng)機(jī)械的玻璃鏡頭，調(diào)節(jié)焦距，從而放大用戶(hù)看到的景象。使用光學(xué)變焦技術(shù)，在拍照時(shí)，成像傳感器(負(fù)責(zé)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(jī)采用光學(xué)變焦技術(shù)，但只使用不同焦距的相機(jī)，通過(guò)切換不同的相機(jī)來(lái)放大拍攝主體，與傳統(tǒng)光學(xué)變焦技術(shù)相比，這類(lèi)技術(shù)的局限性要大得多。

相比之下，數(shù)碼變焦技術(shù)用于沒(méi)有可移動(dòng)鏡頭元件的相機(jī)中，例如智能手機(jī)。使用數(shù)碼變焦技術(shù)時(shí)，無(wú)論變焦倍數(shù)如何，圖像傳感器都會(huì)“看到”相同的場(chǎng)景。放大拍攝主體的唯一方式，是裁剪照片、對(duì)它進(jìn)行放大，這會(huì)降低分辨率，導(dǎo)致照片上有更明顯的顆粒感。在使用數(shù)字變焦技術(shù)時(shí)，設(shè)備通常會(huì)利用軟件插值算法，使照片看起來(lái)更柔和，但會(huì)丟失一些細(xì)節(jié)。

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

混合變焦技術(shù)原理

我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)這樣的效果呢?一種被稱(chēng)作超級(jí)分辨率的處理能力非常強(qiáng)大的圖像處理技術(shù)，可以用來(lái)強(qiáng)化照片中的細(xì)節(jié)。華為沒(méi)有明確聲明其混合變焦功能使用了超級(jí)分辨率技術(shù)，但這樣的暗示可謂“隨處可見(jiàn)”。華為的HiAI移動(dòng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái)文檔，詳細(xì)闡述了包括超級(jí)分辨率在內(nèi)的一系列圖像處理技術(shù)——能夠在華為的麒麟神經(jīng)處理單元上運(yùn)行。華為早在2013年的Ascend P2手機(jī)中就使用了超級(jí)分辨率變焦技術(shù)——由圖像處理技術(shù)公司Almalence提供。另外，即使在技術(shù)上拉近的距離比長(zhǎng)焦鏡頭800萬(wàn)像素分辨率極限還近，用戶(hù)仍然能獲得分辨率為1000萬(wàn)像素的放大版照片。因此，這些跡象表明了某種形式的超級(jí)分辨率技術(shù)。

超級(jí)分辨率的總體思路是所謂的亞像素定位。通過(guò)考慮另外2、3個(gè)幀——每個(gè)幀都有略微不同的視角——中的相同點(diǎn)，亞像素定位能使照片中任一點(diǎn)的精度達(dá)到亞像素精度水平。華為的雙相機(jī)系統(tǒng)，已經(jīng)能向我們提供兩個(gè)略微不同的視角，但我們也能整合任何單一相機(jī)的多個(gè)圖像幀，增加可以使用的數(shù)據(jù)量。這一技術(shù)并非是專(zhuān)門(mén)為雙相機(jī)系統(tǒng)而保留的——在觀察遙遠(yuǎn)的行星或宇宙中的其他天體時(shí)，它通常被天文學(xué)家用來(lái)去除照片中的噪點(diǎn)和提高分辨率。在2014年推出的單鏡頭Find 7中，OPPO就在5000萬(wàn)像素超級(jí)變焦成像功能中使用了相似的技術(shù)。

需要記住的一點(diǎn)是，存儲(chǔ)在一幅照片的每個(gè)像素中的信息，只是成像傳感器捕獲光線的近似值。相機(jī)受限于它們的分辨率，因此每個(gè)像素實(shí)際上把它探測(cè)到的更精細(xì)細(xì)節(jié)“平均”為單一色彩。這還可能會(huì)受到由機(jī)械和電子來(lái)源進(jìn)入成像傳感器的噪點(diǎn)的影響。因此，當(dāng)在兩個(gè)略微不同的位置拍攝同一張照片時(shí)，許多像素的值將略有區(qū)別。使用各種算法或數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)“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(xì)節(jié)是可能的。最終結(jié)果是包含更多像素?cái)?shù)據(jù)的分辨率更高的照片。

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，超分辨率是某種形式的過(guò)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(hù)可以利用多種不同權(quán)重和算法，決定如何處理這些照片，每次都會(huì)獲得略微不同的結(jié)果。當(dāng)放大這種分辨率更高的圖像時(shí)，與傳統(tǒng)數(shù)字變焦功能相比，它能保留更多細(xì)節(jié)。這一技術(shù)還能用來(lái)減少噪點(diǎn)，使圖像變得更清晰，更穩(wěn)定，用于創(chuàng)作延時(shí)拍攝風(fēng)格的照片。

只是，這一技術(shù)并非完美無(wú)缺。與其他內(nèi)插濾鏡一樣，尖銳邊緣周?chē)?ldquo;光環(huán)”或“光暈”會(huì)是一個(gè)問(wèn)題，紋理看起來(lái)像油畫(huà)一樣——色彩相互浸染。根據(jù)拍攝物體，不同算法會(huì)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(duì)于華為P20 Pro相機(jī)來(lái)說(shuō)，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(wàn)像素的照片。Android Authority還不能確定的是，華為在生成這些照片時(shí)使用了什么樣的算法，以及每個(gè)相機(jī)拍攝多少?gòu)堈掌?。我們所知道的是，它融合?lái)自800萬(wàn)像素、3倍光學(xué)變焦長(zhǎng)焦鏡頭和4000萬(wàn)像素?cái)z像頭的數(shù)據(jù)。支持混合變焦功能的華為智能手機(jī)，采用相同的思路，它利用一個(gè)單色成像傳感器收集更多數(shù)據(jù)，限制相機(jī)具備2倍混合變焦能力。

照片樣張

在拍攝這些照片樣張時(shí)，Android Authority使用了1倍、3倍光學(xué)變焦，以及5倍混合變焦功能。為了對(duì)它們進(jìn)行比較，1倍、3倍光學(xué)變焦照片分別放大(不使用插值)了500%和166.67%，以達(dá)到5倍變焦效果。換句話說(shuō)，Android Authority對(duì)所有照片進(jìn)行了裁剪，使之與5倍變焦照片一樣。最初，Android Authority計(jì)劃使用專(zhuān)業(yè)模式，以確保相同的曝光設(shè)置，抵消不同相機(jī)光圈帶來(lái)的影響，但Android Authority的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，3倍長(zhǎng)焦鏡頭完全沒(méi)有發(fā)揮作用，導(dǎo)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(zhuān)業(yè)模式下，混合變焦仍然發(fā)揮作用，但只使用來(lái)自4000萬(wàn)像素和2000萬(wàn)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(jī)中，當(dāng)使用專(zhuān)業(yè)模式拍照時(shí)，三星也關(guān)閉了2倍變焦長(zhǎng)焦鏡頭。

相反，Android Authority利用默認(rèn)的照片模式拍攝照片，以獲得最好的變焦效果，但關(guān)閉了人工智能拍攝功能，以在切換變焦倍數(shù)時(shí)，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(wàn)像素照片。正如Android Authority預(yù)期的那樣以4000萬(wàn)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(jìn)行數(shù)字變焦時(shí)可以獲得更好的成像質(zhì)量。結(jié)果也表明，在拍攝分辨率達(dá)4000萬(wàn)像素的照片時(shí)，使用光學(xué)變焦和混合變焦功能，成像質(zhì)量遠(yuǎn)好于數(shù)字變焦。在拍攝遙遠(yuǎn)的物體時(shí)，它們絕對(duì)是用戶(hù)會(huì)選用的變焦功能。

在第一批照片中，需要關(guān)注的主要元素是右側(cè)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(xì)節(jié)。切換到4000萬(wàn)像素成像傳感器，情況只是略有改善，表明拍攝照片時(shí)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?cái)?shù)量無(wú)關(guān)。但是，3倍光學(xué)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(diǎn)。但其一個(gè)副作用是，唱片左側(cè)的凹槽開(kāi)始混在一起。色彩分級(jí)也略有不同，很可能是處理算法的結(jié)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(xué)變焦功能基本上能顯示出花朵和葉子邊緣的細(xì)節(jié)，除更銳利的邊緣外，3倍光學(xué)變焦和5倍混合變焦之間幾乎沒(méi)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(zhǔn)的邊緣。1倍、3倍和5倍光學(xué)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(jī)的自動(dòng)設(shè)置，不同的相機(jī)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(xué)變焦功能會(huì)使照片顯示出明顯的噪點(diǎn)和鋸齒，混合變焦功能消除了幾乎所有這些問(wèn)題。

在戶(hù)外照片中，Android Authority看到了相似的結(jié)果。使用數(shù)碼變焦時(shí)，大部分細(xì)節(jié)都丟失殆盡，但即使3倍光學(xué)變焦，甚至把變焦倍數(shù)提高至5倍，細(xì)節(jié)也會(huì)得到合理的保留。當(dāng)比較3倍光學(xué)變焦和5倍混合變焦拍攝的照片時(shí)，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(xì)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(jié)果的顯著改進(jìn)，用戶(hù)拍攝的場(chǎng)景，對(duì)5倍變焦效果會(huì)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(jìn)步。它的處理效果也始終如一地優(yōu)于3倍光學(xué)變焦鏡頭。由于混合變焦是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的，拍攝內(nèi)容會(huì)對(duì)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(hù)需要在光照良好的環(huán)境中拍攝照片?？傊?，與大多數(shù)其他手機(jī)不同的是，用戶(hù)可以真正使用P20 Pro的變焦功能。

照片 PK 專(zhuān)業(yè)模式

本文開(kāi)始就曾提及，在使用相機(jī)的專(zhuān)業(yè)模式拍攝照片時(shí)，3倍光學(xué)變焦鏡頭不能用來(lái)“協(xié)助”5倍混合變焦功能。特里格斯親自證實(shí)了這一點(diǎn)。在專(zhuān)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(méi)有配置長(zhǎng)焦鏡頭但支持混合變焦功能的手機(jī)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(shí)混合變焦技術(shù)(超級(jí)分辨率)確實(shí)效果不錯(cuò)。

在上述照片樣張中，即使在專(zhuān)業(yè)模式下拍攝照片時(shí)，混合變焦功能的成像質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的數(shù)字變焦功能。但是，在沒(méi)有3倍長(zhǎng)焦鏡頭提供光學(xué)變焦細(xì)節(jié)的情況下，與照片模式相比，專(zhuān)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(shí)向我們提供了一個(gè)有趣的機(jī)會(huì)，比較超級(jí)分辨率變焦功能與光學(xué)變焦功能的優(yōu)劣。

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

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

那么，專(zhuān)業(yè)模式為什么不利用具備明顯優(yōu)勢(shì)的變焦技術(shù)呢?原因可能要追溯到拍攝花卉照片時(shí)我們看到的不同曝光和色彩。華為的專(zhuān)業(yè)模式，使用戶(hù)能控制ISO、快門(mén)速度、曝光和色溫，當(dāng)在800萬(wàn)像素/f/2.4長(zhǎng)焦鏡頭和4000萬(wàn)像素/ f/1.8主攝像頭之間切換時(shí)，這些參數(shù)會(huì)發(fā)生很大變化。為了確保專(zhuān)業(yè)模式的手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)置，在使用變焦功能時(shí)以用戶(hù)期望的方式發(fā)揮作用——不會(huì)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(wàn)像素成像傳感器和2000萬(wàn)像素單色傳感器的數(shù)據(jù)，照片成像質(zhì)量遠(yuǎn)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(shè)想更有趣。但是，無(wú)論在什么模式下，與大多數(shù)智能手機(jī)相機(jī)的“數(shù)字變焦功能”相比，它都是一種出色的技術(shù)。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(lài)可移動(dòng)的鏡頭或機(jī)械性硬件，因此它非常適合用在智能手機(jī)中。它是一種智能的、基于軟件的技術(shù)，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(hù)所期望的。

當(dāng)然，混合變焦功能并不完美，但對(duì)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(hù)，它無(wú)疑是在購(gòu)買(mǎi)智能手機(jī)時(shí)需要考慮的一項(xiàng)技術(shù)。智能手機(jī)相機(jī)的成像質(zhì)量可能仍然比不上數(shù)碼單反相機(jī)，但混合變焦功能這樣的創(chuàng)新，給喜歡攝影的用戶(hù)拍攝成像質(zhì)量更好的照片提供了諸多可能性。

關(guān)鍵詞： 華為 功能 變焦