快捷搜索:  as  test  分贝网  www.ymwears.cn  ukpycltedgcd  index  购物网站

100倍变焦是如何做到的?详细解析 Samsung S20 Ultra 混合式光学变焦的运作原理

本次 Samsung Galaxy S20 Ultra 搭载了「1亿800万画素 」以及「100倍变焦」功能,双双创下了智慧手机的里程碑。在强悍规格的背后,也令我们好奇的是,三星是如何做到的?



在硬体趋于极限的同时,智慧手机镜头也纷纷尝试往更多元的方向发展,例如多镜头的应用性、演算法提升的夜景拍摄能力、运用景深镜头打造的散景虚化能力,以及更高倍的变焦倍率。相较于过往的机种,Smasung Galaxy S20 Ultra 搭载了破格的 100 倍混合式光学变焦功能,这也令我们额外关注 S20 Ultra 的相机配置。





首先我们还是概略复习一下 S20 Ultra 的相机配置(S20 Ultra 详细报导可见:一百倍变焦、1亿800万画素登场!Samsung Galaxy S20 Ultra 正式发表),镜头分别如下:



  • 广角主镜头:1亿 800 万画素、79 度视角、光圈 F1.8
  • 超广角镜头:1200 万画素、120 度视角、光圈 F2.2
  • 望远镜头:4800 万画素、24 度视角、光圈 F3.5

虽然看似雷同,但 S20 Ultra 其实更新了全部的镜头

虽然倍率相同,但广角镜与超广角镜部分皆与上一代 S10 系列有所差别,首先是超广角镜头部分,前一代旗舰 S10/S10 的超广角镜头其视角为 123 度,而此次 S20/S20 /S20 Ultra 则为 120 度,虽然倍率同样都是主镜头的 0.5 倍。广角主镜头方面亦有所调整,上一代 S10 系列采用的是 F1.5/F2.4 的可变光圈式设计(双光圈模式),S20 系列主镜头光圈则统一改为 F1.8。



此外,广角主镜头镜头视角也有微幅缩减,S10 系列主镜头视角为 77 度视角(相当于全幅等效 26mm),S20 系列主镜头视角则为 79 度(相当于全幅等效 27mm)。虽然规格有微幅差距,但实际运用上并不会感到明显的差异,可视为相当雷同的功能。



Samsung S20 Ultra 搭载了惊人的 100 倍变焦拍摄功能。



关键的望远镜头

当然,我们最感兴趣的还是首度搭载的望远镜头,这颗镜头具备最远 100 倍变焦的实力。我们先来回顾一下它的规格:4800 万画素、24 度视角、光圈 F3.5。虽然原厂没有给出数据,不过经由视角换算,我们可以得知镜头视角 24 度相当于全幅等效焦距 100mm。



也就是说,S20 Ultra 的四镜头可视为搭载了三颗定焦镜与景深镜头的协同运作成果,焦段分别是 13mm、27mm、100mm,其中 27mm~100mm 约可视为 4 倍变焦,这也符合了 S20 Ultra 相机介面的操作逻辑,变焦倍率选择钮分别有 0.5、1.0x、2.0x、4.0x、10x、30x、100x。



S20 Ultra 的望远镜头位于左下方,采用潜望式设计。



潜望设计的意涵是,将镜头镜片与光学组件横置纳入机身,再利用棱镜折射/反射来缩减镜头体积。

Arm发表Cortex-M55、Ethos-U55处理器,为IoT装置带来爆炸性效能提升

全球矽智财领导品牌Arm宣布针对机器学习与人工智慧应用,推出Arm Cortex-M55处理器与Arm Ethos-U55神经网路处理器(NPU),能够为微控制器带来480倍机器学习理论效能提升,或50倍实际应用效能提升,同时提供完整的开发工具,强化低功耗物联网与嵌入式装置AI运算的能力。 效能与电力的拔河 Arm台湾总裁曾志光在新品发表会表示,在接下来的5G通讯世代中,超高频宽、超低延迟、超大量连接的特色,会大幅改变终端装置、物连网装置以及AI装置的样貌。曾志光提到在甫结束的CES 2020拉斯维加斯消费性电子展中,主办单位表示2020年时美国具有5G通讯功能的智慧型手机将占有12%的市占率,到了2022年此一数据将大幅成长至67%,这除了表示5G手机的普及之外,也代表5G基础建设(如基地台)将日趋完善。 举例来说我们的



为何光圈是 F3.5?

至于望远镜头光圈 F3.5 是否会太小?其实这是光学原理下必然的成果,因为光圈的光学公式为:



  • 实体焦距/光通孔径=光圈(F值)

其中光通孔径与镜头尺寸成正相关,一般而言光通孔径较大的镜头,其镜片也会较大。白话一点来说,以上这公式的意涵是,当镜头光通孔径不变时(可约略理解为体积不变),焦距提升、光圈势必会缩减,若要维持相同的光圈,镜头体积势必需要大幅提升,这也解释了为什么望远镜头尺寸大多较大的原因。



我们可以将目前整理而成的规格制成以下简表:



  超广角镜头 广角镜头 望远镜头
光圈 F2.2 F1.8 F3.5
画素 1200万 1亿800万 4800万
视角 120度 79度 24度
全幅等效焦距 约13mm 约27mm 约100mm

100 倍变焦是如何做到的?

然而,S20 Ultra 是如何在视角 24 度(约相当于全幅等效焦距 100mm)的镜头上实现 100 倍变焦的呢?关键在于这颗镜头是 4800 万画素,它具备更多的可用画素来因应 AI 运算以及裁切需求。



举例来说,在一般状况下我们可以透过裁切照片来达到近似于光学变焦的效果,当然以技术面来说,「裁切」并不会改变镜头焦距,镜头透视也会是相同的(因为透视主要与距离有关),但裁切可以改变视角,因此若我们忽视物理光学效应,例如不计入实体焦距带来的景深效果,并忽视画素损失造成的画质差异,那么裁切确实可以达成一部分站在原地光学变焦的效果。



因此,虽然 S20 Ultra 的望远镜头等效焦距为 100mm,但使用 4,800 万的高画素感光元件,透过裁切以及 AI 运算,仍然可以支援最高 100 倍的变焦倍率。



所以,现在你知道为何 Samsung S20 Ultra 的 100 倍变焦会被称作是「混合光学变焦」以及「AI 超高解析度变焦」了吧?它有光学变焦的成份在内,但也并非完全仰赖光学变焦,仍然有数位变焦的机制在内。





讲这么多,不就是数位变焦吗?

这么说也不完全正确,在本次发表会上笔者实际测试了 S20 Ultra 的 100 倍变焦功能,它的运作逻辑是这样的,在 4 倍变焦之后的倍率会启动望远镜头,4 倍变焦之前的倍率仍会使用 1 亿 800 万画素的主镜头来完成拍摄需求。



我们来做一个简单的计算,S20 Ultra 的望远镜头是 4,800 万画素,而从 4 倍~100 倍之间无论是哪个变焦倍率,S20 Ultra 皆可输出 1,200 万画素的望远照片。4,800 ÷ 1,200 = 4,换言之望远镜头在 4 倍的倍率之内都是「无损变焦」的。但别忘了,望远镜头本身的起始倍率就已经是四倍,4 x 4 = 16,因此可获知 S20 Ultra 在 16 倍变焦之前都确实可以做到无损变焦。





若要获得最佳画质的话呢?

因此,如果是画质控的话,在不考虑望远端手震、远距离空气散射等等会让画质减损的前提下,望远镜头在 16 倍以前的变焦倍率画质都可维持几乎无损。但在 16 倍以上的变焦倍率呢?这就要靠数位变焦以及 AI 运算的功力了。



发表评论
申博Sunbet官网声明:该文看法仅代表作者自己,与本平台无关。请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片

您可能还会对下面的文章感兴趣: