作者 | colorvc
标题 | 揭秘：OPPO 是如何在镜头不突出机身的情况下，让手机拥有 5 倍无损变焦的？
几个小时之前，OPPO 在巴塞罗那的 MWC 上召开了一场发布会，不过这次 OPPO 并没有发布新款的智能手机，而是展示了一种可以基于双摄像头和潜望式镜头的 5 倍无损变焦技术。
下面我们就一起梳理下这个技术，看看 OPPO 是如何在镜头不突出机身的情况下，为手机增加 5 倍无损变焦功能的。
潜望式镜头
变焦可以分为数码变焦和光学变焦两种，其中数码变焦的原理就是直接对图片进行裁切，是一种有损的变焦方式，而光学变焦的方式是通过移动镜组，让相机实现不同的焦段，这种方法是无损的。
在智能手机中，由于厚度的限制，很难像单反或者无反相机那样直接在手机上装一个变焦镜头（通常采用的都是一个焦段在 30 毫米左右的定焦头），这时候潜望式镜头就派上用场了。
潜望镜头的原理很简单，就是先通过一个棱镜，将外界射入的光线折 90 度，然后光线再穿过镜组当中，打到 CMOS 上（上图中右侧的黄线）。相比传统的伸缩式镜头，这种潜望式镜头设计相当于把镜头和 CMOS「掰」90 度，「横着」放到机身当中。
OPPO 并不是第一家在手机中尝试潜望镜头的厂商，大家熟知的诺基亚 N93 就通过使用潜望镜头，实现了 3 倍的光学变焦。另外，华硕在 2015 年底发布的 ZenFone Zoom 也采用了 Hoya 提供的潜望式镜头。
但无论是遥远的诺基亚 N93 还是 ZenFone Zoom，它们的潜望式镜头部分的体积都非常可观，而在今天 OPPO 发布的这套方案中，整个潜望式镜头模组的厚度仅有 5.7 毫米，这个厚度在之前的潜望式镜头中应该还没有出现过。
潜望式镜头对成像的副作用
不过需要说明的是，在将镜头模组变薄的同时，潜望式镜头设计对成像其实是有一定的副作用的。
这是因为在潜望式镜头中，外界的光线需要先通过棱镜进行一次折射才能打到内部的镜组中，这一过程会损失一定的进光量。此外，受限于体积，潜望式镜组的直径往往比较小，这会导致通光量减少，影响光学素质。
实际上，在多年前的卡片机时代，相机厂商就曾在传统的伸缩式镜头和更容易将机身做轻薄的潜望式镜头之间「纠结」了相当一段时间，最后胜出的是体积更大、但成像品质更好的伸缩式镜头，现在市面上能买到的具备光学变焦能力的卡片机（比如索尼 RX100 系列、松下 LX100）用的都是伸缩式镜头。
所以 OPPO 的这个变焦方案是以牺牲画质为代价做出来的？
这倒未必，因为 OPPO 还用上了另外一个「大招」——双摄像头。
在 OPPO 展示的这套变焦方案中，除了一个采用潜望式镜头的摄像头，还保留了一个「常规」的广角镜头，而这颗摄像头的功能就是提高成像品质。具体来说，在拍照过程中，这颗广角镜头采集到的信息在经过处理后，会和潜望镜头的信息进行融合（Fusion），从而获取一张品质更为出色的照片。
当然，这个过程说起来容易，具体操作起来难度是很大的。由于两个摄像头存在机位差，在拍摄同一焦点的物体时，获取的画面信息其实是不一样的，无法直接把两个摄像头采样的数据进行叠加，来「拼」出一张更好的照片。
这里还有一个值得关注的细节：OPPO 的这个潜望镜头其实只能实现 3 倍的光学变焦，而之所以可以实现 5 倍的无损变焦效果，依靠的就是这颗额外的广角镜头对成像的帮助。
为潜望镜头配备光学防抖
从上面的介绍中可以看出，在 OPPO 的这套双摄变焦系统中，主要起成像作用的其实是机身内部竖着摆放的潜望镜头，也正是出于这个原因，OPPO 把光学防抖模组用在了潜望镜头中，而没有用在常规的广角头中。
有了光学防抖的加持，在使用潜望镜头拍照时可以进一步提高成片率，这对于长焦下的拍摄是非常必要的（焦距越长画面的抖动就越明显）。
另外，根据我们从 OPPO 获得的信息，在这套系统中，常规的广角头的光圈达到了 f/1.7，不过在潜望镜头中，由于需要实现 3 倍的光学变焦，光圈只有 f/2.8。
光圈小意味着单位时间内通过镜头的光线就越少。在白天光照充足的情况下，光圈小一般不会有啥大问题，不过在弱光下，光圈过小会导致相机的感光元件（CMOS）无法获得足够的光线，不得不依靠拉高 ISO 来维持画面亮度，从而导致更多的噪点。
不过在有了光学防抖之后，可以通过适当延长快门时间，在一定范围内弥补光圈较小的问题。
为什么不给两个摄像头都加上光学防抖？
在目前的技术条件下，如果给双摄系统的每一个镜头都配备光学防抖，会存在互相干扰的问题。事实上，在目前市面上的双摄方案中，最多只有一个镜头有光学防抖。
但和 OPPO 这套方案不同的是，在 iPhone 7 Plus、华为 Mate 9、华为 P10 / P10 Plus、荣耀 V9、金立 M2017 等双摄机型中，光学防抖都是用在了主摄像头（广角头）上，另外一个用于变焦的镜头都是没有的（当然，手机厂商通常不会特意告诉你这一点）。
现场体验
在现场短暂的体验中，OPPO 的这套无损变焦方案给我们留下了非常深刻的印象。虽然尚处于研发阶段，不过在和 iPhone 7 Plus 的变焦对比中，OPPO 的 5 倍变焦方案展现出了高出一筹的水准，特别是在 3 倍以上的变焦中，使用 OPPO 的原型机拍出的照片明显更加清晰，成片率也要更高。
不过需要特别强调的是，和去年 OPPO 在 MWC 上展示的「15 分钟充满一部手机」的 Super VOOC 闪充类似，OPPO 这次发布的 5 倍无损变焦方案也更多的是技术上的探索，目前还尚不清楚是否会在短期内应用到主流产品线中。
本文由极客公园原创