别纠结，手机中其实早已没有纯粹的光学变焦了
编者按：本文来自微信公众号“三易生活”（ID:IT-3eLife），作者 三易菌，36氪经授权发布。
2020年2月12日凌晨，作为今年正式亮相的首款旗舰机型，三星Galaxy S20系列如期而至。在那个时候，我们三易生活已经针对这一全新安卓机皇的产品信息，以及发布会上未曾提及的内容进行了解析。但是我们必须承认，当时还是疏忽了一点，没有注意到三星此次在Galaxy S20与Galaxy S20+两款产品上所采用的一项大胆，甚至是在近日引起争议的设计。
镜头参数泄露，旗舰机皇采用“虚假光学变焦”？
最早注意到Galaxy S20与Galaxy S20+相机部分设计特殊之处的，是海外科技媒体NotebookCheck的德国编辑。在三星官网的产品参数页面中，他找到了这样一个不同寻常的细节：
三星中国还没有上线S20参数页面，截图来自英文官网
其中显示，在Galaxy S20与Galaxy S20+两款机型的多摄参数中，“广角主摄（Wide-angle Camera）”的视场角（FOV），和“望远副摄（Telephoto Camera）”的视场角非常接近。这意味着什么呢？
简单来说，对于任何一个相机镜头来说，视场角、画幅和焦距三者之间存在着一个可以直接换算的公式v ＝2× arc tan((L/2)/f)，其中v为视场角、L为画幅、f为焦距。由于Galaxy S20与Galaxy S20+的1200万主摄和6400万长焦副摄的CMOS尺寸为相同的1/1.7英寸，因此可以得出它们的实际焦距分别为26mm和28mm。
看到这里，相信一部分朋友已经恍然大悟了。没错，虽然三星在产品页面中将1200万主摄和6400万副摄分别标注为“广角”和“长焦”镜头，但实际上从两枚镜头的真正焦距来看，它们本质上全都是广角镜头。
这就意味着与市面上大部分“多摄变焦”机型所采用的相机部分设计相比，Galaxy S20与Galaxy S20+并不存在真正相当于主摄2倍或是3倍焦距的一枚“远摄光学镜头”。它的三倍混合光学变焦比其他产品更依赖于主摄与副摄的合成算法，因此也被一部分外媒称之为“虚假的光学变焦（Fake Zoom）”
然而，智能手机上真的有纯粹的“光学变焦”吗
说实在的，在看到相关的报道，并且确实也找到了官方页面来证明Galaxy S20与Galaxy S20+的确有着不同寻常的“变焦”设计后，我们也的确感到了惊讶。不过不同于友媒纠结于它是否真的有一颗2倍焦距镜头，我们的惊讶实际上更源自于三星这种特殊设计背后的深意。
因为，它实际上变相“戳穿”了当前多摄智能手机的一个真相，那就是纯粹的、只依赖于镜头结构的“光学变焦”实际上早已式微；而而此前被很多人嗤之以鼻的“算法变焦”，实际上才是当前行业的绝对主流。
哪些手机是真正纯粹的“光学变焦”？典型的例子稍远一点，有索尼爱立信只在日本售卖的疯狂型号SO905iCS（2007年，511万像素、五轴防抖、索尼相机同款三倍光变潜望式镜头）、三星的“手机+相机”探索型号Galaxy S4 zoom、Galaxy K（均为直接使用相机上的伸缩式光学变焦镜头），以及从造型和功能上来说都最接近现代智能手机的初代华硕Zenfone Zoom（1300万像素手机传感器、配以定制HOYA品牌 10片式潜望镜组，三倍真光学变焦）。
华硕Zenfone Zoom惊人高成本的10片镜组
综合以上这些机型，我们不难看出，它们共有的特征就是单摄+超大尺寸的镜头+因此而非常“厚实”的机身。很显然对于如今的智能手机市场来说，除了大尺寸镜头可能还会“吃香”之外，剩下的两点全都是要命的设计，因此也无怪乎这种老老实实的“光学变焦”手机会消失在历史的长河中了。
于是乎到了2016年，苹果的iPhone 7 Plus第一次在产品线中用上了双摄，同时也是第一次将“双摄变焦”的实现方法带给了整个行业。在如今DXOMARK的网站上，我们依然可以找到当年他们针对这种双摄变焦设计的具体分析文章。
简单来说，iPhone 7 Plus（以及之后所有的“变焦多摄”手机）采用的解决方案与其说是“变焦”，不如说其实是“跳焦”，即在相机部分设置多个光学焦距不同的镜头，并通过相机APP的设计，使得用户在“1倍、2倍”等对应不同镜头的固定倍率之间直接切换，而此时手机便会直接切换当前拍照的镜头，以达到“变焦”的效果。
DXOMARK当年分析的iPhone7 Plus变焦逻辑
那么问题就来了，如果用户需要使用整数倍、或者非软件直接建议的变焦倍率，那怎么办呢？苹果在当时提出的解决方案是，如果光线好，就直接拿主摄数码变焦；如果光线不好，就用主副摄融合计算来达到变焦效果；如果光线更差一点，那就直接只用主摄进行“算shu法ma变焦”。反正只要算法够好，大部分消费者也看不出1.9倍的数码变焦和2.0倍的“切镜头变焦”之间的区别。
事实上，直到现在，这一点也被很多手机厂商奉为圭臬。比如说在2019年，DXOMARK测试华为P30 Pro时就发现，实际上这款主打“光学变焦”的手机，真正的变焦逻辑是1倍-3倍靠主摄数码变焦，3倍-5倍之间靠主摄和“潜望式变焦副摄”一边光学变焦一边算法合成，只有5倍变焦时才是只使用了副摄一颗镜头，而到了5倍以上的倍率之后，则又是副摄加上“超分辨率算法”了。
这意味着什么呢？简单来说，就是对于当今的智能手机而言，纯粹的、只依赖于镜头的光学变焦设计可以说已经是不存在了。而过去被很多人所看不起的“算法”，实际上在我们的日常使用中正扮演着越来越重要的角色。
为何三星另辟蹊径？技术和功能上的考量或许都有
从技术的角度上来说，随着现在的智能手机性能（特别是AI性能）越来越强大，基于算法的变焦功能必然是会质量越来越好，甚至是越来越能体现不同手机厂商的技术差异。
但是从市场宣传的角度上来说，无论是三星、华为，还是其他的主流品牌，显然都还不太敢直白的宣称“我拍照好，是因为我算法特别强”。而这一点，从三星此次在Galaxy S20与Galaxy S20+的相机参数中只列出FOV视场角，而不直接标出焦距的操作中就可见一斑。
那么问题就来了，虽然三星可能的确掌握了更先进的合成变焦算法，但既然他们自己也知道消费者或许还不能完全接受没有变焦镜头的“混合光变”，那么为什么又要在自家的旗舰型号上使用这一略带冒险性质的设计呢？
其实这里面的逻辑并不复杂，说白了，就是三星试图在拍照和摄像两方面都带来更好的体验，同时还对自家的算法和ISP硬件足够有自信。
让我们回过头来看Galaxy S20与Galaxy S20+的相机配置。从英文官网的规格列表中，我们可以很清楚地看到它的超广角、广角和“长焦”三颗镜头，使用了相当“直接暴力”的三个大底CMOS。其中超广角端的1200万、1.4微米像素意味着它的CMOS尺寸相当于现在的Galaxy S10主摄，为1/2.6英寸的“前代大底”；而广角（主摄）端的1200万、1.8微米像素则是全新的1/1.7英寸超大像素双核对焦方案，明显是直接冲着静态拍照的高素质和强夜拍去设计的；至于“长焦”端则是一颗6400万像素、1/1.7英寸的GW1，也就是之前许多国内品牌旗舰机型的主摄同款传感器。
而进一步探究官方资料，你会发现这颗“长焦”镜头不仅要在静态拍照模式中通过和主摄算法合成来实现3倍混合变焦效果，还要在视频拍摄模式中担当8K摄像时的“主摄像镜头”使用，甚至支持一边8K摄像（3200万像素）一边静态拍照（3200万像素）。
如此一来，三星当然就必须要采用非“长焦光学镜头”的副摄设计了。因为如果真的使用两倍于主摄焦距的“光学变焦”副摄的话，就意味着这颗6400万大底副摄的焦距将达到等效52mm，此时它的摄像视角将会严重受限，8K摄像体验也将大打折扣。很显然，只要三星本身的变焦算法足够给力，那么取消传统的两倍焦距镜头设计，其实也无异于是一种技术创新的新思路。
不仅如此，考虑到三星本身在整个智能手机阵营“既当供应商、又当参赛者”的特殊身份，Galaxy S20与Galaxy S20+上的这种特殊的变焦相机设计思路，很可能也是一种新方案的展示，甚至是未来行业中进一步“轻光学、重算法”的预演。如果是这样，那么对于既要轻薄又要性能出色的手机影像来说，其实说不定还会是一件好事。
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