打造手機攝影新標杆,解析華為P40 Pro+10倍光變背後的實力之源

2021-01-15 Beta科技

在20 世紀著名的戰地攝像師羅伯特·卡帕層曾經說過一句話,「如果你拍得不夠好,那是因為你靠的不夠近」。現在攝影器材為了拍到更加清晰的照片,衍生出多種長焦鏡頭,拉近攝影師和景物之間的距離。

但手機不可能像相機那樣更換鏡頭,於是才有了多攝系統。為了讓手機能夠拍得更遠,長焦鏡頭在不斷進步,潛望式結構的長焦開始出現在手機上,就拿華為P系列來說,在華為P20 Pro身上,華為就推出了3倍光學變焦、而在華為P30 Pro身上就為我們帶來了5倍光學變焦。而此次所帶來的華為P40 Pro+更是實現了10倍光學變焦技術。

多反射潛望式長焦設計,5次光路反射

我們都知道,自華為P系列成立以來,華為一直以來就堅持著大尺寸傳感器、高倍率光學變焦,致力於實現更好的畫質。早在P20時代就已規劃和布局長焦的未來。實現10倍光變,模組肩高不超過6mm,長寬尺寸不能大增。這一理想在P40 Pro+上終於得以實現,其採用超遠距雙目長焦的設計,包括一枚800萬像素的10倍光學變焦攝像頭、一枚800萬像素的3倍光學變焦攝像頭。兩枚攝像頭既各司其職,也默契配合。

據了解,華為P40 Pro+的10倍光學變焦攝像頭通過「多反射潛望式」光路摺疊技術,支持業界最高的10倍純光學變焦、100倍數字變焦,可實現更大的變焦倍率、更好的變焦畫質。 而3倍光學變焦攝像頭的等效為80mm,負責在廣角和超長焦之間接力,承上啟下實現平滑過渡。

那麼,對於華為P40 Pro+而言,它又是如何實現的10倍光學變焦的呢?我們都知道,當一束光進入手機,如何能使光程儘可能的長?光程總長與物理焦距正相關,要麼手機變厚,要麼光線會轉彎。

相比較華為P30 Pro的潛望式鏡頭,P40 Pro+的光程總長是前者的2.78倍。因此,華為的工程師們為了解決這個問題,就採用了多反射潛望式」光路摺疊技術,通過5次反射延長光路,從而實現了等效240mm的10倍光學變焦,並以更高倍數的光學端做到100倍數字變焦的程度。

玻塑混合鏡片與I-CUT工藝

當然,為了給用戶們提供更好的拍攝體驗,本次華為P40 Pro+的10倍光學變焦攝像頭,還首次採用了玻璃樹脂混合鏡片群設計(1G+2P Hybrid鏡頭),突破了手機行業大多使用純樹脂鏡片的慣例。

玻璃,眾所周知最大的優勢就是通透性較好,光線在長焦鏡頭組的透過率也必然更高,但是玻璃鏡片的製造、1G+2P混合鏡片群的組裝,無疑為長焦的實現帶來巨大挑戰。其中一大挑戰,就是切割工藝。光圈的目標是做到f/4.4。那麼,推算出的入瞳直徑就必須要大於7mm。而模組肩高(和手機厚度方向一致)卻不能高於6mm,顯然多出來一段。

於是就需要在模組的高度方向上做I-CUT;在寬度方向,增大鏡片尺寸,以此來確保光圈能在f4.4以內。同時,華為P40 Pro+的10倍光學變焦鏡頭還採用了異形的I-CUT工藝,儘可能降低長焦模組的厚度和保證一定的光圈值。但是,相比於傳統的非球面鏡片,I-CUT鏡片設計打破了鏡片的中心旋轉對稱性,鏡片成型面臨巨大的挑戰。設計團隊在模具設計和注塑工藝上,做了諸多改進方案,最終達到接近普通非球面鏡片的水準。

滑槽式AF長壽命馬達

光線聚焦到圖像傳感器的過程中,有一個重要動作,那就是自動對焦,在內對焦的長焦模組設計中,需要一個非常特殊的對焦馬達,來帶動後焦的反射鏡,能夠非常穩定的移動,從而實現對焦功能。

相較於傳統手機的對焦馬達而言,本次華為P40 Pro+所採用的滑槽式承載方式,搭配極強的磁力與槓桿原理,創造出了一個全新的對焦馬達,相較於傳統的對焦馬達,除了獨特的設計與功能之外,這顆對焦馬達還具備超長壽命的特點。一般馬達壽命測試多半到幾十萬次,而這顆特殊對焦馬達的壽命測試高達數百萬次。

兩軸旋轉防抖音圈馬達

當然,除了這些之外,華為P40 Pro+的10倍光學變焦攝像頭模組,還需要在鏡片前端設計一款可以兩軸旋轉的馬達,帶動第一塊反射鏡,實現模組的兩軸防抖功能。為了提高馬達控制精度,華為工程師們採用了三彈片彈性係數配比設計,把旋轉中心抬升,減小不同姿態下重力對磁場位置傳感器(簡稱霍爾器件)信號的影響,並選取業內靈敏度最高的霍爾器件,把信號檢測靈敏度提升到常規的三倍,並通過兩個霍爾器件的差分運算作為位置檢測輸入,有效削減了噪聲,保證了防抖性能。

3倍光學變焦攝像頭

除了10倍光學變焦攝像頭之外,華為P40 Pro+還採用了一顆3倍光學變焦攝像頭,用於日常生活的中距變焦場景,並實現中距變焦向遠距變焦的平滑過渡。3倍光學變焦攝像頭,加上10倍光學變焦攝像頭,兩枚不同焦距的長焦攝像頭通過「接力」方式實現順滑變焦,在全焦段都能生成銳利圖像。

當然,3倍光學變焦攝像頭,它最接近85mm人像攝影黃金焦段,因此,能夠顯著的減少透視畸變,同時,較窄的視角讓人像主體成為視覺中心,較長的焦距可減少拍攝動作侵犯性,在不打擾被攝對象的情況下,定格最自然的神態。

由此可見,華為P40 Pro+實現全球首次10倍光學變焦的背後,是華為硬體、軟體、晶片共同作用的結果。硬體會決定照片質量的下限,軟體決定了上限,而晶片可以幫助軟硬體協同。從技術角度來說,它在手機攝影上堆下了最強的料,還在鏡頭結構以及組裝工藝上開創了新的裡程碑,加上華為的軟體、自研晶片的優勢,才最終實現了手機拍照的「任意門」效果。而對於整個手機業界來講,P40 Pro+對於10倍光變和無損畫質的追求,可以說是華為在手機影像探索過程中,又一項令人印象深刻的壯舉。對此,你們覺得如何呢?

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