数码变焦不如光学变焦？小米10数码变焦深藏不露？三星S20算不算光学变焦？

欢迎来到「Kim工房」，今天聊聊手机长焦的光学原理，顺便探讨一下长焦模组的必要性。

本月手机圈热闹非凡，前有三星S20/S20+以主摄充当长焦的奇葩设计，后有小米10 Pro传承2x人像镜头的经典设计，可见手机市场越来越重视长焦的拍摄体验，不但要拍得远，而且要拍得好！那么……

三星S20/S20+算不算光学变焦？
小米10 Pro的长焦模组纯属凑数？
数码变焦与光学变焦到底有啥区别？
细思极恐，手机还需要长焦模组么？
带着上述问题，跟着Kim较瘦一探究竟！

本文概况：
一、伪长焦什么鬼？
二、伪长焦影响透视么？
三、伪长焦影响景深么？
四、伪长焦影响像素！
五、伪长焦大战真长焦
尾巴
全文3000字，图片8张。

一、伪长焦什么鬼？

故事要从三星Galaxy S20系列说起，新系列分三款机型，其中定位略低的S20与S20+，官宣支持“3x混合光学变焦”。关于三星Galaxy S20系列的规格解读，详见Kim较瘦前期课程《唯一的升级是处处升级？三星Galaxy S20系列剁手必读！》，此处不再赘述。

有意思的是，S20与S20+的长焦模组采用64MP+0.8μm+F2.0，折合1/1.72"，此规格堪称目前手机长焦最强，即使放在主摄都算高规格，问题来啦……怎么可能把1/1.72"传感器与F2.0长焦镜头塞到一起？

答案就在三星全球官网的产品规格页面，仔细对比S20与S10的长焦模组，额滴神，两者镜头视角（FOV）差很大！

FOV：角度越大，镜头越广；角度越小，镜头越长。

▼S10三个镜头分别是：
超广123°，折合13mm
广角77°，折合26mm
长焦45°，折合52mm
三者变焦关系为0.5x~1x~2x，没毛病。

▼S20三个镜头分别是：
超广120°，折合14mm
广角79°，折合25mm
长焦76°，折合26mm？？？
三者变焦关系为0.56x~1x~1.04x，有毛病！

严格来说，S20与S20+并没有传统意义上的“长焦模组”，所谓长焦其实是第二颗广角主摄，兼任数码变焦模组！依赖64MP的高像素优势，通过裁剪来实现数码变焦，裁剪成16MP就是2x变焦，裁剪成7MP就是3x变焦。官宣的“3x混合光学变焦”，其实就是7MP多张采样，再合成一张12MP的照片。

简单说，S10长焦模组的原生焦段为52mm，S20长焦模组的原生焦段为26mm，后者利用高像素裁剪来数码变焦到52mm（2x）、甚至78mm（3x），所以……S10光学变焦是真长焦，S20数码变焦是伪长焦？

关于S20/S20+长焦的问题，也引起某些媒体的关注，那么真假长焦到底有啥区别？两者拍出来的照片是一样的么？

先来补充冷知识，在主体构图基本一致的情况下，照片为什么会看起来不一样呢？

因为拍摄距离、镜头焦段、镜头光圈、传感器尺寸不尽相同，导致照片的透视与景深存在差异，最终看起来就不一样。

透视关系：即画面中前景与后景的比例关系，通俗说的近大远小，例如小姐姐与后景的比例变化。

景深：即画面中焦点与焦外的虚实关系，通俗说的虚化效果，例如小姐姐的后景越来越模糊。

二、伪长焦影响透视么？

敲黑板：透视仅与摄距有关，不受其他因素影响！

只要拍摄距离固定，不管你用什么设备（相机还是手机），不管你用什么焦段（广角还是长焦），最终裁剪成统一构图时，透视关系完全一致。

下面就以fujifilmxmount的样张来演示一下，机身为富士X-T1，APS-C画幅，转换系数为1.5（相对于全画幅），镜头为XF18-55mm F2.8-4。

▼照片1：18mm F4，典型广角

▼照片1A：将上图白框区域裁剪出来，虚拟35mm变焦效果，即伪长焦。

▼照片2：35mm F4，典型中焦，即真长焦。

显然，裁剪实现的35mm变焦与光学原生的35mm变焦，在透视关系上无差别。

上述结论适用于不同画幅&不同焦段的任意裁剪，总之，数码变焦不影响透视！

三、伪长焦影响景深么？

敲黑板：景深是由摄距+焦段+光圈+画幅综合决定的，与伪长焦没有直接关系！

首先，本期课程主要探讨数码变焦与光学变焦的差异，那么摄距相同（暂不考虑）。其次，数码变焦与光学变焦构图一致，那么等效焦段相同（暂不考虑）。最终景深只受光圈与画幅影响。

还是以之前的样张来演示，尽管照片1A与照片2在透视关系上无差别，但两者的景深不一样！

▼照片1A（数码变焦）：光学焦段18mm，光圈F4，画幅为APS-C的裁剪（转换系数3），景深较深。

▼照片2（光学变焦）：光学焦段35mm，光圈F4，画幅为APS-C（转换系数1.5），景深较浅。

显然，在摄距、等效焦段与光圈都一致的情况下，景深由画幅决定，画幅越大景深越浅。

“等等，照片1A的画幅是因为裁剪而变小的呀，为啥景深与伪长焦没有直接关系呢？”

之所以有这种误解，是因为两张照片出自同一台设备（初始画幅一致）。假设照片1由全画幅甚至中画幅拍摄，裁剪后照片1A的有效画幅有可能仍大于照片2的APS-C画幅，那么照片1A的景深反而更浅。

总之，数码变焦不直接影响景深，只要裁剪后的有效画幅足够大，只要光圈足够大，数码变焦照样可以获得浅景深！

四、伪长焦影响像素！

既然数码变焦不影响透视、不直接影响景深，那么究竟比光学变焦差在哪儿？

数码变焦会裁剪画幅，画幅越小画质越差，但画幅还是次要的，裁剪最致命的是大幅减少像素！

早期手机主摄基本是12MP左右（分辨率4000×3000），做个2x数码变焦就只剩3MP（2000×1500），再加上画幅裁剪导致的劣化，最终的画质并不理想。作为对比，通常手机长焦模组为2x光学变焦，总像素8MP至12MP，优势还是杠杠滴。

总之，数码变焦的实用性非常依赖像素，只有高像素才能拯救数码变焦！

五、伪长焦大战真长焦

回到开篇的故事，相比三星S10的2x光学变焦，三星S20的数码变焦究竟是升级还是降级？

S10长焦模组：镜头为52mm+F2.4，传感器为12MP+1.0μm，折合1/3.4"
S20长焦模组：镜头为26mm+F2.0，传感器为64MP+0.8μm，折合1/1.72"

当S20数码变焦至52mm时，画幅缩小为原来的1/4，折合1/3.4"，但按像素总面积估算略小于S10长焦画幅。

基于前面总结的原理，数码变焦与光学变焦的战况如下：

▼透视

平手。变焦不影响透视关系。

▼景深

相当。两者摄距、等效焦段一致，S10有效画幅略大，S20光圈更大（F2.0＞F2.4）。

▼画质

相当。S10有效画幅略大，S20像素更高（16MP＞12MP）。

▼变焦能力

S20略长。假设两者从52mm继续做数码变焦，由于S20像素更高（16MP＞12MP），理论上画质相当的情况下，S20的数码焦段更长。

总之，S20的数码变焦不输S10的光学变焦，所谓的“伪变焦”根本就是伪命题！

尾巴

回到开篇的问题，数码变焦与光学变焦本质上并没有区别，它们只是特定前提下的相对概念，两者之间不存在技术先进性与画质优越性。相对大画幅而言，小画幅的光学焦段其实就是物理裁剪的数码变焦；相对小画幅而言，大画幅的数码焦段有可能光学素质反而更优秀。

至于三星S20/S20+算不算光学变焦，已经不再是问题，利用高像素裁剪来实现优质的数码变焦，方向绝对没错！

当主摄规格足够高，就能完美充当低倍率的长焦模组，例如三星S20 Ultra与小米10系列的那颗108MP+0.8μm的主摄，就算拉到4x数码变焦，最终采样像素仍有7MP，再通过多张采样进行超分辨率合成，理论上能输出10MP甚至12MP的优质长焦照片！

最后以小米10 Pro为例，大胆预测一下，手机还需要长焦模组么？

小米10 Pro后置四摄，主摄与超广无法取代，但50mm人像模组与94mm超长焦模组地位岌岌可危。

上图纯属技术假设，如果算法足够先进，当主摄数码变焦到2x与3.8x时，理论上勉强能追上两颗长焦主摄，至少景深相当，顶多画质稍差一点。灵魂拷问，这两颗优势不明显的长焦模组意义何在？

好吧，这堂课就到这里，更多搞机黑科技，敬请关注「Kim工房」！