[PConline資訊]自從功能機時代起，手機就有了拍照功能。随着技術的進步，所呈現的成像質量也是越來越好。進入智能機時代，随着手機廠商鋪天蓋地的廣告和随處可見的評測，大家也都知道像素、光圈、焦距等等這些攝影的專屬名詞，同時也知道這些參數會對最終成像産生什麼影響。

當然，在有些情況下相機的功能并不隻是拍照，還能充當望遠鏡。而在華為P30 Pro 上，更是能通過潛望式鏡頭實現50倍的變焦。自此之後，OPPO、三星等廠商也開始逐漸使用潛望式攝像頭。三星GalaxyS20Ultra更是能夠實現100倍的變焦。可是如此強大的性能，究竟是如何實現的呢？

潛望鏡最早在潛水艇和坦克上得到廣泛的應用，通過鏡子讓光線折射從而觀察外界的情況，從而避免将乘務人員的腦袋伸出窗外，這成為表面裝甲的一部分。但手機與相機上的潛望式鏡頭與潛望鏡的出發點稍微有些區别。長焦鏡頭的物理焦距更長，就需要更多的縱向空間來放置透鏡。在早期的諾基亞N93i使用翻蓋轉軸的縱向空間防止變焦模組，三星的KZoom使用了伸縮式鏡頭也能達到10倍變焦，在當時也是非常誇張的了。

但是如今的智能手機厚度一般僅為7~8mm，凸出部分也不超過10mm，能利用的空間也許隻要不到8mm。如果放置一顆4/1英寸的圖像傳感器，等效80mm的三倍光學變焦已經是極限了。所以為了實現更大的變焦倍數，手機廠商們想到了潛望式攝像頭。

第一個把潛望式鏡頭裝在手機上的廠商是華碩。2014年，華碩推出了旗下ZenFone系列的旗艦手機ZenFoneZoom，搭載了來自日本豪雅的鏡頭模組。借助這顆鏡頭手機實現了三倍變焦。與華為的定焦不同，華碩使用的這顆鏡頭可是純光學變焦，性能十分強悍。這裡我們需要了解變焦的概念。

目前手機變焦分為數碼變焦和光學變焦。數碼變焦雖然名為變焦，但較具實際上并沒有改變，隻是通過處理器将原畫面之間的兩個像素之間的距離增大，然後根據已有的色彩進行判斷，進行插值後放大整個畫面，簡單來說就是和平時的拍照後放大截圖沒什麼區别。

但數碼變焦不同，數碼變焦像是通過調節望遠鏡片之間的距離看到更遠的物體，變焦鏡頭也是如此，通過移動鏡頭内部的透鏡改變焦點的位置，從而實現影像的放大和縮小，這種方式能大幅減少畫質的損失。

焦點位置發生變化，焦距也會随之發生變化，當焦點向成像面反方向移動的時候焦距會變長，反之則會變短。

所以說，焦距越長，就能拍更遠，但需要的鏡頭空間也就更大。潛望式鏡頭就很好的解決了這個問題。簡單來說就是利用手機的橫向空間代替了縱向空間，讓圖像傳感器和鏡頭都垂直放置，然後利用45°的棱鏡模組将光線反射到鏡頭和圖像傳感器上，從而巧妙地解決了光學變焦導緻手機突起的問題。

國内的手機廠商目前主流的長焦鏡頭都是800/1300萬像素，而三星GalaxyS20Ultra的長焦鏡頭卻使用的是4800萬像素，僅僅使用了4倍光學變焦，卻能實現100倍數碼變焦呢？

這裡我們首先看一下它的長焦鏡頭配置：4800萬像素、24度視角、光圈F3.6。雖然原廠并沒有給出數據，不過經過視角換算，我們可以得知鏡頭視角24°相當于全畫幅等效焦距102mm。也就是說，三星GalaxyS20Ultra的四鏡頭可視為搭載了三顆定焦鏡與景深鏡頭的協同運行成果，較短分别是13mm，27mm，102mm。

其中27mm～102mm約可視為4倍變焦，這也符合了三星Galaxy S20Ultra相機接口的操作邏輯，變焦倍率選擇鈕分别有0.5、1.0x、2.0x、4.0x、10x、30x、100x。而至于潛望式鏡頭光圈F3.6是否會太小呢？其實這是光學原理下的必然成果。因為光通孔孔徑與鏡頭尺寸成正相關，一般而言光通孔徑較大的鏡頭，其鏡片也會較大。

簡單的來說，以上這公式的涵義是，當鏡頭光通孔徑不變時（可約略理解為體積不變），焦距提升、光圈勢必會縮減，若要維持相同的光圈，鏡頭體積勢必需要大幅提升，這也解釋了為什麼望遠鏡頭尺寸大多較大的原因。

然而，三星Galaxy S20 Ultra是如何在視角24度（約相當于全幅等效焦距102mm）的鏡頭上實現100倍變焦的呢？關鍵在于這顆鏡頭是4800萬像素，它具備更多的可用像素來因應AI運算以及裁切需求。

舉例來說，在一般狀況下我們可以通過裁切照片來達到近似于光學變焦的效果，當然以技術面來說，“裁切”并不會改變鏡頭焦距，鏡頭透視也會是相同的（因為透視主要與距離有關），但裁切可以改變視角，因此若我們忽視物理光學效應，例如不計入實體焦距帶來的景深效果，并忽視像素損失造成的畫質差異，那麼裁切确實可以完成一部分站在原地光學變焦的效果。

因此，雖然三星Galaxy S20 Ultra的潛望鏡頭等效焦距為102mm，但是用4800萬的高像素感光元件，通過裁切以及AI計算，仍然可以支持最高100倍的變焦倍率。

當然，最終的成像質量還有很重要的一個關鍵因素，就是感光底片。以前的手機廠商比像素，現在的手機廠商已經開始比相機上傳感器（底）的大小。現在市場上的手機CMOS傳感器大部分是索尼imx，小部分為三星。比如常見的索尼主攝IMX586的1/2的底、華為找索尼定制的IMX600的1/1.7大底等等。

所謂的1/2，1/1.7，1/1.33，1/3.4，2/3等，裡面的分子1是一個标準，分母越大，CMOS越小（2/3換算成1/1.5）。所以這裡面1/1.33英寸是最大的。到底有多大呢？衡量比例必須有一個标準，這個标準是沿用最早CCD應用在攝像機上的标準，指長12.8mm×9.6mm的面積，其對角線為16mm，所以1就是指的對角線為16mm。故可計算出：1/2英寸的CMOS：(12.8mm/2)×(9.6mm/2)=6.4mm×4.8mm。

雖然大部分CMOS的長寬比為4:3，但也有少數其他的比如3:2。但是不同長寬比面積是不同的。例如3:2和4:3的傳感器面積，就算是同樣的對角線長度面積也不同，長寬比越接近1:1面積越大。

主攝上常見的IMX586，1/2英寸傳感器長寬是6.4mm×4.8mm，面積是30.72mm²，長焦鏡頭上的豪威OV08A10，1/4.4英寸傳感器長寬是2.91mm×2.18mm，面積是6.34mm²。而1/2英寸傳感器面積大約1/4.4英寸傳感器面積的4.85倍，性能差别還是很明顯的，畫質差異肉眼明顯可見。

現在各大手機廠商的旗艦手機主攝的成像質量已經非常可以了，不仔細看很難看出差别，所以在這方面沒有太大的必要去大動幹戈了。但是長焦鏡頭畫質目前還有待提升，同時随着技術的進步和科技的發展，長焦高倍的成像質量也會非常好。

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