三星的 100 倍变焦智能手机相机需要高端镜头和极其稳定的手

昨天，三星在西海岸举行了一场盛大的发布会，首次亮相其新款智能手机。炫酷的 Galaxy Z Fold 配备柔性玻璃屏幕，抢走了大部分风头，但该公司还发布了新的旗舰手机。Galaxy S20 有三个版本，所有版本都配备了全新的 120 Hz 刷新率屏幕，甚至还支持 5G 连接。其中，S20 Ultra 拥有最强大的摄像头。广角镜头将光线汇聚到 108 兆像素的传感器中，而内置的远摄镜头则有望实现相当于 100 倍变焦的效果。这是一个令人印象深刻的数字，但也有一些注意事项。

在数码相机时代，“变焦”一词有两种不同的含义。传统版本的变焦涉及在镜头本身内物理移动玻璃元件，以改变光线照射到传感器的外观。这是智能手机中不常见的功能，因为它需要物理空间，但它已出现在华为 P30 Pro 和 Oppo Reno 等一些机型中。与这些手机一样，S20 Ultra 使用巧妙的潜望镜系统，将镜头垂直安装在手机机身内，然后利用折射弯曲入射光，让传感器看到外部世界。

世界上有 100 倍光学变焦镜头，有些甚至更高。但是，物理学要求这些镜头占据大量空间。以体育赛事期间使用的高端电视广播用的佳能 Digisuper 100 镜头为例。它长 2 英尺，高 10 英寸，重约 52 磅。由于内部电子元件和玻璃的数量，它的价格接近 20 万美元。对于手机来说，这不太实用。

Galaxy S20 Ultra 内的变焦镜头实际上仅使用镜头本身进行 4 倍光学变焦。从那里开始，它进入了复杂的“数码变焦”世界。

过去，超出相机镜头范围的缩放相对简单。公司只需像在 Photoshop 中一样裁剪图像，或者用手指捏合和缩放相机胶卷中的图像即可。最终图像的分辨率会下降，图像质量会受到影响，并且最终得到的图像通常比在后期裁剪的图像更糟糕。

最终，数码变焦开始得到改善。裁剪像素会使像素更加明显，照片看起来嘈杂且粗糙。然而，一种称为像素合并的技术允许制造商将像素簇组合在一起并让它们作为一个单元，捕捉更多光线并产生分辨率较低但整体保真度更高的最终产品。

人工智能现在也在数字变焦中扮演着关键角色。每次按下按钮拍摄照片时，相机都会捕捉多张照片，它们可以利用这些额外的数据来帮助克服相机传感器超出其自然能力所带来的固有缺陷。

就 S20 Ultra 而言，相机模块有大量额外数据可供处理。变焦镜头后面的传感器分辨率为 4800 万像素，主摄像头内置了强大的 10800 万像素芯片。为了帮助优化变焦时的性能，手机会从这两个摄像头中提取信息，以尽可能多地捕捉细节。

不过，100 倍的放大倍数已经超出了极限。即使在三星的现场演示中，也很明显，当你试图将放大倍数拉到这么大时，清晰度和细节会大幅下降。是的，它为你提供了其他智能手机相机（以及绝大多数专用相机）无法实现的视角，但利用所有这些范围对用户来说会很棘手。

当你放大拍摄对象时，你的视野就会变窄。当你将镜头移到远摄端时，要想不因相机抖动而模糊画面，就会变得越来越困难。内部减震系统利用镜头内的物理运动和数字补偿来防止运动模糊，但它们的作用有限。

由于 100 倍镜头的视野范围接近望远镜的视野范围，因此手持如此长的镜头几乎是不可能的。即使在三脚架上，按下按钮拍照时产生的简单振动也可能足以使相机晃动并造成模糊。如果三星在下一代 Galaxy Note 中引入这项 100 倍变焦功能，那么内置于 S Pen 手写笔中的远程相机激活功能将派上用场，让您无需实际点击屏幕即可拍照。

变焦镜头的光圈几乎总是比非变焦（或定焦）镜头小，这需要更长的曝光时间，也更容易产生模糊。就 S20 Ultra 而言，远摄相机的最大光圈为 f/3.5，这大致意味着它只让大约四分之一的光线通过，而主摄像头的光圈为 f/1.8。这使得传感器和 AI 驱动的多重拍摄模式的工作难度大大增加。

因此，虽然您可能不想经常使用 100 倍变焦，但就主流智能手机相机技术而言，这是一次重大飞跃。变焦通常是智能手机的缺点，但如果这些潜望镜镜头流行起来，我们可以合理地预期该技术会很快得到改进。在此之前，在外出变焦之前，也许可以买一个带有智能手机适配器的三脚架。