手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

2013-12-17 admin1 231

手机"变焦基本靠走"
        “变焦基本靠走”,这样一句摄影圈儿的笑谈放在手机圈儿里倒也所言极是。除了极个别的型号之外,大部分智能手机用户如果距离拍摄主体更近,确实就得靠走了。有人说了,手机摄像头不也有变焦功能吗?其实这种变焦的意义并不大,今天笔者就来谈谈为什么说绝大多数手机的“变焦”功能其实是个噱头。

         人眼对焦是靠睫状肌的拉伸来改变晶状体的形状以看清更远的物体的。然而这终究有一个限度,这时候人们就想到了用镜头来实现这一目的。可变焦的镜头能够轻松地将远处的物体拉至眼前,免去了人们“靠走”的麻烦。

        关于变焦的途径,主流来说有两种:光学变焦和数码变焦。虽然都能实现将远处场景拉近的效果,但是它们的原理其实是根本不同的。下面笔者就简单普及一下光学变焦与数码变焦之间的区别。

镜片组移动成就光学变焦

        光学变焦这个词听起来似乎深奥,其实解释起来相对容易一些,我们用一张图来解释下。

        我们知道镜头通常是由一片或多片光学玻璃组成的透镜组,一枚镜头通常而言会同时配备凸透镜和凹透镜。图片中最上面就是一枚镜头在广角端的成像状态,可以看到右侧的成像范围是很广的。这时,如果我们进行变焦操作,镜头内的透镜位置会随之发生变化。

手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

光学变焦原理图(图片来自维基百科)

        如图中所示,进行变焦操作时,L1(凸透镜)与L2(凹透镜)会沿着光轴方向移动,这样焦距也就变长了。焦距变长直接导致视角范围变小,最下面是镜头在长焦端的成像状态,可以看到右侧的成像范围明显减小。小范围内原本在远处的物体看起来也就显得更大了。这就是光学变焦的基本原理。

手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

 长焦端的背景虚化效果较为显著

       光学变焦不但可以将远处物体拉近,另一方面,由于焦距增大更加容易营造明显的背景虚化效果,因此用长焦端突出主体也是一种实用的拍摄技巧。

数码变焦:放大单位像素

        好了接下来该看看数码变焦了,其实严格意义上讲,数码变焦并不能算作是“变焦”。它是在现有的感光元件范围基础上截取一部分区域,将这个区域内的单个像素点面积增大,继而造成一种“放大”的效果。

        不过这样的做法弊端也是十分显著的,由于没有改变镜头的焦距,而只是将像素点强行放大,所造成的结果自然是图像细节的严重缺失。这就好像用Photoshop局部放大截图一样,实际可用价值微乎其微。

        一些厂商也在为提升数码变焦成像质量而努力,插值就是一种比较流行的手段。其将单个像素周边的像素特点进行分析,并用所得数据在该像素周边增加像素,也就是说用机内算法的方式来弥补画面细节,然而收效甚微。

光变样张实拍:画质几无损失

        理论的东西说的比较多了,我们用实际的照片来展示一下光学变焦与数码变焦的区别。下面的一组样张是笔者今年7月用三星GALAXY S4 Zoom拍摄的,这款手机支持10倍光学变焦功能。三张图像分别为广角端(等效24mm)、5.6倍光学变焦和10倍光学变焦的效果。

手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

焦距:5mm  光圈:f/3.1  ISO感光度:100  
曝光时间:1/2000  曝光补偿:0EV  白平衡:自动

手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

焦距:21mm  光圈:f/16.4  ISO感光度:100  
曝光时间:1/80  曝光补偿:0EV  白平衡:自动

手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

焦距:31mm  光圈:f/17.8  ISO感光度:100  
曝光时间:1/60  曝光补偿:0EV  白平衡:自动

        我们可以清楚地感受到光学变焦的威力。5.6倍光学变焦时远处的大楼已经被拉到了眼前,而10倍光学变焦时大楼上的文字更是清晰可辨。更重要的是,画质几乎没有明显的损失。

数码变焦实测:细节严重缺失/总结

        接下来的一组照片是笔者自用的手机所拍摄的,这款手机支持4倍数码变焦功能。三张图像分别为广角端、2倍数码变焦和4倍数码变焦的效果。

        事实胜于雄辩,我们看到在广角端照片的细节保留得还算不错,然而在2倍数码变焦的时候照片细节已经有了非常严重的缺失,出现了明显的涂抹状况,而4倍数码变焦时拍摄的照片基本已经失去可用价值。

手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

焦距:5mm  光圈:  ISO感光度:0                       
曝光时间:  曝光补偿:EV  白平衡:自动

手机“变焦”实为噱头 光学数码变焦分析

焦距:5mm  光圈:  ISO感光度:0                       
曝光时间:  曝光补偿:EV  白平衡:自动

        通过EXIF信息能够发现,光学变焦下镜头的物理焦距确实发生了变化,而数码变焦下镜头的物理焦距则没有任何变化。这也是光学变焦与数码变焦最为显著的差异。

        到这里有关光学变焦和数码变焦的知识小分享就接近尾声了,虽然大多数智能手机都具备数码变焦功能,不过显而易见它的可用程度是极其有限的。而由于机身空间以及成本的限制,具备光学变焦功能的智能手机少之又少,因此短时间内智能手机变焦的窘境暂时还无法得到解决。

        在日常使用中,消费者尽量不要使用手机的数码变焦功能,如果想拍到远处的美景,笔者的建议是:“变焦靠走”或者一部支持光学变焦功能的影像设备。

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