不管用相機還是手機,普通的鏡頭都拍不出這樣的畫面。拍這些微小的場景,需要用到微距鏡頭。
如今配備微距鏡頭的手機也不少,它們大部分用的都是廣角或超廣角鏡頭,所以你需要把手機湊到很近的位置才能拍微距。而且廣角頭的畫面邊緣畸變很大,所以成片時還需要把四周的畫面都裁切掉。
但問題是,有時候你并不能靠得那麽近……
其實最常見的專業相機微距鏡頭,大多是長焦鏡頭。比如常被老法師們津津樂道的 "百微無弱旅",就是指 100 毫米的長焦微距鏡頭,能輕易地在較遠的位置拍攝微小的細節。但想把它塞進手機裏,難免會進一步撐大手機的尺寸。
而華爲的P60 Pro,在保持輕薄的基礎上,還搭載了一枚 " 超聚光夜視長焦攝像頭 ",不僅擁有3.5 倍光學變焦和100 倍數字變焦,還能拍微距。你看到的這些照片,都是我們拿它拍出來的。
這是怎麽做到的呢?是物理學不存在了嗎?
視頻版
↓↓ 看完這個視頻就知道了 ↓↓
↑↑ 信我,真的超級好看 ↑↑
圖文版
" 攝影是用光的藝術。"
無論用什麽鏡頭," 進光量 " 都至關重要。由于物理學暫時還存在,在鏡頭口徑不變的情況下,焦距越長,光圈就越小。而且在拍微距時,對光的要求更高。所以長焦微距首先要解決的問題,就是進光量。
常規增大進光量的方案,是增大鏡頭口徑,或者用面積更大的傳感器來感光。但這都會增加手機的厚度和體積。
那怎麽能在不增大厚度的情況下,盡量增加進光量呢?
根據華爲的這份專利,P60 Pro 的方案是,在長焦鏡頭上,再加一個 " 聚光鏡 "。
聚光鏡的本質是一枚凸透鏡,能彙聚光線,相當于在不擴大鏡頭口徑和手機厚度的前提下,提升了 35% 的進光口面積。如果想要采用常規的潛望式鏡頭,通過加大孔徑來達到同樣的進光面積,手機就要變厚大約 20%。
但加大進光量隻是第一步,長焦微距的另一個挑戰,是對焦問題。
和普通鏡頭相比,微距鏡頭的 "放大倍率" 更高。放大倍率,是指物體在傳感器上成像的大小,與物體實際大小的比值。
一枚專業的微距鏡頭,最高放大倍率一般要能達到1:1 或者更高,華爲 P60 Pro 這枚鏡頭,最大放大倍率能達到1.5:1。這意味着如果我們拿微距鏡頭拍一元硬币,那硬币投射到感光元件上的影像,和它的實際大小,至少應該一樣大,或者更大。
鏡頭的放大倍率,跟焦距和拍攝距離有關。簡單來說,焦距越長,靠得越近,拍得越大。
但同樣由于物理學的存在,鏡頭都有一個 "最近對焦距離",怼得太近就沒法聚焦成像了,這跟東西放得距離眼睛太近就看不清了是一個道理。
微距鏡頭,通常要擁有近至二三十厘米,遠至無限遠的對焦範圍,比普通鏡頭更大。更大的對焦範圍,意味着相機内部的鏡片組,前後運動的行程也要更長。
爲了能讓手機上的長焦鏡頭,具備拍微距的能力,就必須調整鏡片組設計,使用 "内對焦" 架構,把原本整體運動的鏡片組,變成 "長行程滑軸對焦":
你看,這個小鏡頭一共有三組鏡片,前後兩組固定不動,中間這組前後移動,負責對焦。
在你拍攝遠方的景色時,這組鏡片位于右側;
當你轉而把鏡頭轉向面前的小東西,準備拍攝微距時,鏡片組會向左移動,切換到微距模式。
根據華爲的這份專利,通常,普通的潛望式長焦鏡頭中,負責對焦的鏡片組需要移動4 毫米以上的距離。而在華爲的方案中,這組鏡片隻需要移動2.22 毫米,縮短了近一半的行程,大大節省了對焦所需要的時間。可以兼顧對焦行程和最近拍攝距離的要求。
這還帶來了一個額外的好處:由于在對焦的過程中,隻有四片鏡片移動,這就意味着手機可以使用更小巧的對焦馬達,這進一步減輕了機身的重量。
除了進光量和對焦外,長焦微距還有一個技術難點:防抖。拍過微距的朋友都知道,防抖至關重要,用相機拍微距時别說三腳架了,甚至要外接快門線,防止按快門的動作造成抖動。
而一般手機鏡頭的防抖方案,是讓這塊棱鏡,跟着你的手一起點頭搖頭。運動是相對的,大家都運動等于大家都不運動。
但問題是剛才說了,爲了增大進光面積,P60 Pro 在棱鏡上粘合了一塊聚光鏡,如果它和棱鏡一起抖,會導緻收攏光線太複雜,難以控制——但沒關系,我們可以換人抖,也就是讓這枚長焦鏡頭的感光元件" 抖起來 "。
看到這塊小棱鏡了嗎?它可以把前方鏡片 " 處理 " 過的光線,折射到已經躺平的感光元件上。一般來說,手機鏡頭的感光元件是垂直于機身的 ,如果做太大,還要留出抖動空間,肯定又會增加手機的厚度。
而在用了雙棱鏡方案,讓它躺平之後,就能給感光元件提供充足的 " 抖動 " 空間,實現前後、上下、左右的三軸防抖,還不會增加手機的厚度。由于防抖和對焦能力的提升,我們使用時能感受到這枚長焦鏡頭高度可用,拓展了構圖的可能性。
以上說的這些,就是華爲 P60 Pro 上這枚 "超聚光夜視長焦攝像頭" 的基礎工作原理。其實聽起來不複雜對不對?
是的。但大家都知道,原理,跟工程實現之間的距離,就像我們的新年計劃,跟年終總結之間的距離一樣,往往是無窮大。這種距離,就需要靠技術能力來填補。
比如最開始提到的這枚聚光鏡,我們隻要把它跟棱鏡粘在一起就可以。但問題是怎麽粘呢?難道用究極手嗎?
反正用普通膠水肯定是不行的。因爲它們的透光性差,不能用來粘拍照用的鏡片。最後是華爲的影像工程師和材料科學家一起,跨界研發了一款透光性極好的膠水,專門用來粘透鏡和棱鏡。
關注移動影像領域的朋友肯定知道,如今早已不是靠單純堆料,就能在拍攝效果上實現突破的年代了。
想讓用戶方便地拍出一張好照片,需要廠商在硬件、算法等領域都有深厚的技術能力,需要的是堆技術,懂審美。
在華爲 P60 系列上,我們可以看到,華爲仍然在做像定制、改良影像模組這樣的技術探索,也許這就是 P 系列一直能走在移動影像最前端的最大原因。