浅析OPPO黑科技——5x光学变焦

前言：就在这两天的MWC大会上，OPPO正式发布了自己的手机摄像技术，能够实现5x光学变焦。在这个手机素质拉不开差距的年代，各家厂商也都在拼自己的技术实力，当然少不了一些噱头的出现，比如声波指纹识别，然并卵，为了创造而创造出来的，识别率甚至不如传统模块。那么这次OPPO发布的5x光学变焦拍照究竟是花拳绣腿还是真枪实弹？待我慢慢给大家揭晓。

声明：这是来自一个高中没毕业还是文科生对于一个新兴技术的阐述，若有不严谨之处，还望多多指教~鄙人定会虚心接受！前半部分为科普部分，后半部分为5x变焦的原理阐述。

什么是变焦

既然说到了光学变焦，那就得先明白什么是变焦，变焦是通过什么来实现的。

变焦在手机上被分为两种，一种是光学变焦，一种是数码变焦，两者有着本质的差别。

光学变焦：

通过摄像头中的透镜模组进行前后位移，实现光学变焦。最大的优点就是对画质没有影响，缺点就是视角会相对变窄，并且对摄像头纵向空间要求较大。

这就是为什么我们见到的相机镜头，你要想实现望远功能就得转动变焦环，实现望远功能，而相应的镜头也会变长。这是小学还是初中的物理课上讲的小孔成像，一样的原理。只是构造上，相机远比小孔成像复杂。

数码变焦：

数码变焦结构上比光学变焦简单很多。摄像头模组不需要特殊的结构，只是加入变焦算法，当你焦距拉大时，算法会相对应的对图片进行裁切，并不需要物理结构上的支持，所以优点就是对空间要求小。缺点是画质有损，因为是裁剪画面。本来是1600w的像素数，焦距放大一倍之后变成了800w像素数，画质可想而知了。

主流做法：

看了变焦的两种方式，再来聊聊手机。现在的手机，都在追求更薄、更大的屏占比，你摄像头还不能突出，突出来就得被骂，这是目前市场上的一个普遍现象。 

其实光学变焦这种最好的变焦方法的物理特性是跟现在手机发展的理念相悖的，光学变焦要空间，而手机要做的是极度的压榨空间。而使用手机拍照，也很少有人会用到变焦，所以基本上顺应大发展趋势，目前市面上绝大多数的手机做法都是选择数码变焦，也就是有损变焦。

OPPO 5x变焦原理

首先来说一下这个所谓的5倍变焦，其实摄像头光学结构上是3倍焦距，只是经过OPPO高精度图像融合技术最终实现5倍无损变焦。这就有些略坑了，相信不少人会上这个文案的当。

先来看一下iPhone7的两倍无损变焦，其使用的是双摄像头，两颗焦距不一样的摄像头装进机身。当使用2x变焦时切换到长焦镜头，正常时使用广角镜头，这样就实现了2x无损变焦，但是因为其相当于两个定焦镜头，透镜模组并不能移动，所以在1.1x-1.9x焦距时，依旧是数码变焦。

从设计图上看，OPPO无疑也是使用两颗摄像头，但是构造大不相同。要把一颗能实现3x焦距的镜头塞进手机里真不是一件容易事，就如上面光学变焦里讲到的。焦距越长，摄像头模组占用的空间越大，手机根本无法做薄。

这时候OPPO就想到了潜望镜，原理类似，但并不一致，小时候我们做过的小实验是利用两个玻璃片，将光线反射两次。而OPPO实现5x变焦的镜头则是使用三棱镜，将光线折射90度。其实笔者觉得这更像是单反上的取景原理，使用五棱镜将光线折射，使我们能从取景器里看到镜头里的画面。

改变了光线传播轨迹，透镜模组和感光器就无需跟进光孔保持纵向水平，而是可以横置，横置能够获取更大的透镜模组空间，这就解决了摄像头模组会增加手机厚度的问题。

然而这仅仅是个开始，了解摄影的朋友都知道，焦距越大，画面越不稳定，这就是为什么打鸟的老法师们都带一个三脚架。再举个例子就是高级的狙击手为什么要控制自己的呼吸？就是因为其射程远，微微抖动一毫米，几百米开外偏差会达到几十厘米。长焦镜头跟这个原理是一样的，所以新的问题来了，怎么控制抖动？

控制抖动那自然就是光学防抖，虽然是比较成熟的一个技术，但放在OPPO这颗5x的摄像头上却是一个全新的问题。因为其透镜模组跟常规透镜模组完全不同，它有一个三棱镜。会发生两次大的折射，一次是在三棱镜处，另一次是透镜模组。而普通摄像头只需要处理透镜模组的抖动即可。

抖动的问题解决，剩下的算是我个人的一个小疑问，这个技术是否跟iPhone7plus是一致的，只有在1x以及5x时画面才是所谓的无损，而在1.1x-4.9x范围内均为数码变焦？查了好多资料都没有将。而在OPPO官方video以及官微上面的消息来看，猜想是跟iPhone7plus的处理方式一样的，为什么这么猜想呢。

看一下单反的变焦，纯粹是靠手动。而你在一个手机上，总不能单独设置一个物理拨杆之类的来调焦距，这个是非常不现实的。会增加手机的设计难度不说，可靠性、稳定性也是一大难题。

再看一下一些卡片上的电子变焦，靠内部马达来驱动透镜模组，实现光学变焦，我想这也是能做的，缩小化做到手机里不是不可能。只是这就又一步增加了设计的难度，防抖马达和变焦马达相互配合共同工作，这无疑增加了整合难度和调教难度，尽管是获得了更大的模组空间，但毕竟也只是一部手机。最重要的是！并没在官方宣传片里看到有关于变焦设计的元素！

碎碎念

针对现在的手机市场来讲，要想在摄像头上发力，无非两个点：画质；焦段。

画质

要增强画质，一个好的CMOS是基础，出色的算法调教其次，但是再好的调教都抵不上一块大尺寸CMOS来的更直接，然而大尺寸CMOS同样要空间要求，先是CMOS本身大小，普通的摄像头模组可以增大CMOS面积，随之而来的就是要增大CMOS和透镜模组之间的距离，也就是摄像头模组要厚，这依旧是跟手机厚度设计理论相悖的。

如果采用跟OPPO一样的设计方法，解决了CMOS和透镜模组之间的距离问题，而CMOS的大小便会收到机身厚度的限制，无法做大，这样即便是CMOS和透镜模组有再大的距离都无济于事。

从技术回归到现实，现在大家传播图片的途径大多数为手机，手机取材、手机回放。而在手机上回放，对画质的要求就低了，不像摄影师那样，要求特别高。而现在更多的是流行滤镜、美图、水印各种玩法，无论是哪种玩法严格意义上都是对照片进行有损处理。所以针对现在的市场需求来讲，绝大多数手机都能满足这样的需求，厂家和厂家的技术也基本都拉不开差距。

焦段

还记得某个摄影圈大神讲过，现在最限制手机拍照的就是焦段问题，无法实现光学变焦。光学变焦的弊端大家也都知道了，就是对体积要求大。这次的OPPO针对的正是这个问题，巧妙地避开了体积因素。

从MOTO Z和iPhone7plus上面都能看到厂商正在向这一领域进军，可以说是一个发展趋势，但是笔者觉得要有革命性的更新，像卡片、单反之类的便捷的实现无损变焦，还得有一段路要走。

总结
其实不能说OPPO是个只知道赚钱的手机企业，之前的VOOC快充也是业界内一大发明，尽管被那句文案玩的有些烂，单纯从技术上来讲确实是一个革新，体验过的人都叫好。尽管他的机器相比起来性价比确实不高，论起营销能力、农村包围城市的战略，所向披靡，至少得到了市场的认可。

而这一次发布的5x变焦技术，尽管看上去用处可能并不是很多，但是算得上是很大的一个进步，算是全球第一个能在手机上实现5x焦距无损拍照的手机了吧，且不说能不能无损变焦。

针对现在的市场来看，目前国产手机其实在国际上已经是走在前沿，而且前景看上去似乎还不错。从华为跟莱卡合作，将双摄推向高潮，OPPO的VOOC快充，打开了人们对快充技术的欲望，VIVO的HIFI标签、前置双摄，金立从硬件上涉猎安全问题，华硕则是将双摄和VR结合起来等等，都能看到国产的努力和进步。让我们静静地祝福。