《哆啦A夢》中的“任意門”是很多人兒時做夢都想要的科幻道具，隻需打開一道門，就能實讓10光年之内的任意時空近在眼前，實現瞬間轉移的效果。雖然科幻漫畫腦洞大開，人類在短時間内難以實現，但科技的進步卻實實在在改變了我們的日常生活體驗。

比如我們最常用的手機拍照功能，從最早的“拍清楚”，到如今的“夜視儀”“望遠鏡”，進步之神速超乎想象。而在解決夜晚拍不清、遠距離拍不到的問題上，近兩年影像實力突飛猛進的華為立了不少功。

最新發布的華為P40 Pro 就成為全球首款10倍光學變焦手機，能夠實現10倍光學變焦，20倍混合變焦，最高100倍數碼變焦，讓手機拍照實現在某種程度的“任意門”效果——遠在天邊，近在眼前。

華為P40 Pro 廣角、3倍、10倍光變效果

具體規格上，P40 Pro 後置徕卡五攝，是迄今為止華為影像功力集大成的最高水平。具體來說包括：5000萬像素主攝(1/1.28英寸RYYB傳感器，并支持OIS)、4000萬像素電影攝像頭(1/1.54英寸)、800萬像素3倍光變長焦（OIS）、800萬像素潛望式10倍光學長焦頭（OIS）以及一顆ToF 3D深感攝像頭。

大家都知道，單反要想拍到更遠的畫面，實現千米之外打鳥的效果，必須要搭配長焦鏡頭。手機上也是類似，如果想要實現遠距離拍照，且保證畫質無損，必須要有光學變焦。顯然，高倍數光學長焦鏡頭是手機上實現變焦的最佳方法，但鏡頭模組的物理特性（焦段越長、模組越長）跟手機的ID設計相悖。

在物理定律下，智能手機将更長的變焦鏡頭安裝到其纖薄的機身中，手機制造商就算使用了比平常更小的圖像傳感器和巧妙的鏡頭設計，傳統的高端智能手機隻能實現2倍或3倍光學變焦系數。所以，實現5倍，甚至10倍光變的難度可想而知。

從量化标準來看，10倍的光學變焦，按照傳統的鏡頭結構，不可能實現。所以，改進鏡頭結構，成為唯一可實現的方法。

在去年的華為P30 Pro身上，華為就率先試用了潛望式鏡頭實現破局，實現了5倍光變。簡單來說，就是将CMOS圖像傳感器，垂直放置在手機内，并沿着一條與機身平行的光學軸線對準鏡頭，然後使用一面反射鏡将進入攝像頭内的光線反射到鏡頭和圖像傳感器上，如此一來即可創造出比傳統攝像頭的安裝方向（即在手機表面上朝向外部）更長的等效焦距。

而華為P40 Pro 在P30 Pro潛望式鏡頭橫置長焦鏡頭模組和感光器件基礎之上，獨創了多反射潛望式超長焦結構，實現5次反射光路，光程比上一代潛望式長焦提升178%。如此一來，不僅有效消除了距離限制，能夠看的更遠，而且有效平衡了手機空間設計的難點。

當然，華為P40 Pro 的多反射潛望式超長焦結構并非隻是多放幾個反射鏡這麼簡單。光線進入鏡頭，會經過多次反射，光路畸變勢必會對成像質量有一定影響。如果要保證成像質量，就必須對模組内的反射鏡組裝平面的精度控制要求極高，隻有納米級的高精度反射面，才能有效降低光路畸變，實現畫質無損。

但如此高精度的光學模組組裝工藝前所未有，也沒有任何先例可以借鑒。要知道，目前芯片的組裝工藝控制精度要求是10微米，遠遠達不到納米級的要求（1微米=1000納米）。而頭發絲的直徑一般不超過100微米，華為的要求是頭發絲的兩千分之一（不高于50納米），難度之大可想而知了。

最終，華為相機團隊經過一系列探索和分析，對關鍵參數工藝的參數深入研究，華為P40 Pro 最終實現了最高約30納米的精度，即便在5次反射光路的情況下，依然保證了極高的成像質量和無損畫質。除了高精度的安裝工藝外，華為P40 Pro 的鏡頭模組還使用了透光率更高的玻璃鏡頭，極大減少了鬼影和眩光，讓光暈變得更加柔和。

另外值得一提的是，P40 Pro 長焦模組的對焦馬達也有特殊的需求。因為反射潛望式超長焦結構下，對焦馬達不僅需要帶動具有多反射面的反射鏡移動的同時，還不能幹擾光路，馬達隻能“躲”在反射鏡後面的有限空間中，反射鏡的大部分重量都是挂在馬達的最前端。

這樣的話，馬達宛如一把從尾部抓着L型反射鏡的大榔頭，要保持在不同手機拍攝姿态下，都能高精度穩定移動反射鏡，挑戰非常大。

華為相機設計團隊經過多番驗證，采用了滑槽式承載方式，搭配極強的磁力與精密杠杆結構，精巧地平衡了前端的反射鏡負載。同時采用優異的潤滑材料，使馬達能夠高穩定、高精度地移動反射鏡，實現自動對焦功能，這也構成了這個模組獨特的對焦馬達專利。

除了獨特的設計與功能，這顆馬達還具備超長壽命的特點。即使經過數百萬次的測試和極端環境的考驗，依然硬朗運作。

10倍光學變焦讓P40 Pro 實現了“千裡眼”的效果，但華為并不滿足，在中距離邊焦段還加入了一顆3倍光學變焦長焦鏡頭在廣角和潛望式長焦之間接力，實現中距向遠距平滑過渡。這顆鏡頭特别适合用于人像攝影，能夠有效減少透視畸變對人像的扭曲，鏡頭距離被拍攝者更遠，減少拍攝動作的侵犯性，可以更好的定格自然神态。

解決了鏡頭模組的問題，遠距離拍照的另外一個核心就是OIS光學防抖了。衆所周知，在長焦端，手的抖動會被放大，變焦倍數越高，抖動被放大的效果就越明顯。如果沒有光學防抖的支持，再好的長焦鏡頭也沒辦法發揮出應用的效果。

為此，華為P40 Pro 為主攝、3倍長焦、10倍潛望長焦都加入OIS光學防抖機構，三OIS光學防抖的配置在智能手機上也是頭一次見到。同時，華為獨家的AIS智慧防抖能夠實現基于語義的實時穩定性，通過軟硬件之間精密契合，提升長焦拍攝防抖性能，提升高倍變焦成片率。

此外，基于麒麟990 5G強大的NPU打造的第三代華為AI圖像引擎，讓華為P40 Pro 支持所有場景像素級無損處理，全焦段全場景實現AI算法加持。

由此可見，華為P40 Pro 實現全球首次10倍光學變焦的背後，是華為硬件、軟件、芯片共同作用的結果。硬件會決定照片質量的下限，軟件決定了上限，而芯片可以幫助軟硬件協同。

從技術角度來說，它在手機攝影上堆下了最強的料，還在鏡頭結構以及組裝工藝上開創了新的裡程碑，領先了對手一年甚至更久，加上華為的軟件、自研芯片的優勢，才最終實現了手機拍照的“任意門”效果。

而對于整個手機業界來講，P40 Pro 對于10倍光變和無損畫質的追求，可以說是華為在手機影像探索過程中，又一項令人印象深刻的壯舉。

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