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OPPO十倍混合光学变焦技术解读

作者:admin      发布日期:2020-01-29   点击:

  2月23日晚间,OPPO在西班牙第二大城市巴塞罗那MWC 2019期间召开了2019 OPPO创新大会。“创新大会”,顾名思义,是技术的创新,大约从去年开始,OPPO开始更多对消费者展示其“技术的一面”——其实这一面OPPO一直是有的,只是长期以来以实用需求为导向的理念,让这一面藏在深处。今年的创新大会,总体来说有两大看点,其一是OPPO在会前重点宣传的、也很抢眼的10倍混合光学变焦技术,另外则是OPPO首款5G手机的亮相,展示了OPPO在5G技术研发方面的实力。

  尽管5G在今年的MWC 2019上会是绝对的主题,但5G之外,OPPO确实也为我们带来了不一样的看点,就是10倍混合光学变焦技术,这也是本届OPPO创新大会留给IT之家小编较深印象的亮点。下面,我们不妨就这一技术进行一些更为深入的分析和探讨。

  手机拍照变焦的背景

  这些年,来自全球的智能手机厂商在产品拍照这方面确实投入了很大的精力,也取得了很多不错的创新成果,抛开一些花边的玩法,其实这些创新都在往一个方向努力:无限缩减智能手机拍照和单反的差距(尽管还有很长路要走)。IT之家小编总结,目前手机厂商们将这个目标大体拆分为三个小目标:一是成像基本素质,二是光圈虚化,三是变焦,实现这三个小目标,目前主要的解决方案分别是传感器+拍照算法、AI抠图算法和镜头。其实再深入思考一些,这三个小目标,前两个已经基本可以满足普通手机用户的拍照需求,唯有变焦,其实还有一些距离。

  说起变焦,其实这也是智能手机拍照长期存在的老大难问题了。变焦分为光学变焦和数码变焦两种,光学变焦就是依靠光学镜头结构来实现变焦,即通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物,它是在通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。镜头焦距越长,景物的成像也越大,换言之就是能拍到更远的景物,即能实现更大倍数的变焦,自然,它就需要镜头内部镜片和感光器件移动空间更大。所以,实现变焦的倍数越大,镜头的体积也越大,在智能手机上装上很大的镜头,这很困难,所以光学变焦基本出现在数码相机以及单反上,智能手机也有采用光学变焦的案例,这里就不展开讲了。

  在智能手机上,普遍采用的是数码变焦,数码变焦即通过处理器强行将图片内的每个像素面积增大,从而达到放大目的,这种方法显然是对成像画质有损的,还有一种是诺基亚曾经采用的超采样技术,他们将4100万像素的图像“浓缩”到500万像素的图像,每8个像素点会被整合成一个“超级像素点”,拍摄时,手机以500万像素级别显示图像,当你放大图像时,“过采样”程度就会减小,直到一个“超级像素点”还原成普通像素点为止,从而间接达到无损变焦的效果。这是一种比较“暴力直接”、同时也比较小众的解决方案。

  而双摄甚至三摄手机的出现,为智能手机的变焦带来了新的方向,也是目前主流的变焦方案。这种方案说白了就是采用不同焦距的摄像头,当变焦达到该焦段时,切换摄像头,其他过程仍以数码变焦来代替。这是一个混合的变焦方案,优缺点都很明显,优点是达到固定的变焦倍数时,确实也是无损的,目前市面上最高已经有五倍的变焦;缺点嘛,首先只有固定倍数时无损的,其他仍然是有损的,其次,手机摄像头不可能无限增加,影响美观,也影响机身内部空间的设计。

  OPPO十倍混合光学变焦

  基于上面的背景,我们来看看OPPO十倍混合光学变焦的技术方案。

  OPPO通过三摄结构为手机带来突破性的长焦拍摄能力。其中长焦镜头的等效焦距是超广角镜头的十倍,显然就是“10倍混合光学变焦”中的那个“10”,这是硬件基础,关键就是看从“1”到“10”OPPO是怎么处理的。

  总体来说,OPPO通过超广角、超清主摄、长焦三颗摄像头来协同完成,其中有一个关键的技术叫潜望式结构,另外它还支持光学防抖技术。

  其中,超广角摄像头具备16mm等效焦距,4800万超清主摄摄像头能够确保照片画质的顶尖水准;而长焦摄像头拥有160mm等效焦距(注意,是超广角摄像头焦距的10倍),配合独创的“潜望式结构”支持高倍变焦,实现拍得更远的同时也能确保拍得更清晰。

  “潜望式结构”的原理通过将镜片组横向排列,借助特殊的光学棱镜,让光折射入镜头组,实现成像。这是很关键的,前面我们说了,变焦倍数越高,镜头就越长,智能手机的厚度显然承载不了10倍变焦的镜头长度。厚度不够,但手机的宽度肯定是够的,所以OPPO就想到一个解决办法:将镜头通道横着放。“潜望式结构”,简单说就是将10倍变焦需要的长通道的长焦镜头垂直横置摆放,再通过特制的光学棱镜,让画面光线折射到长焦镜头的图像传感器,达到光学变焦效果,这很好的解决了镜头模组的厚度问题。

  这里面还有一项技术:D-cut镜片工艺。这项技术用到了业内首创的非对称注塑成型工艺,就像在圆形镜片上平行切割了两刀,将三摄模组厚度控制在了6.76mm。

  另外,在此基础上,OPPO还颇具创新地采用了共马达设计,也就是将超清主摄和广角摄像头的对焦马达合二为一,在同一模组分工协作,为长焦镜头的潜望式模组节省了机身空间,最终OPPO压缩了13%的模组体积,并将整个模组放入我们手中轻薄的手机之中

  当然,变焦倍数越大,画面抖动就越明显,照片也就容易拍糊。所以,OPPO在标准摄像头与长焦摄像头上,都引入了OIS光学防抖,以更高的拍摄精度,让大家能使用最合适的焦距、获得最好看的构图,更轻松地拍出清晰的好照片。

  别小看这一举动,光学防抖虽然不是什么新技术,但在变焦镜头、特别还是潜望式结构的镜头组合上加入光学防抖,就相当困难了,因为在限定传感器范围内,防抖稍有不慎就会让画面大幅偏离,对拍摄画面造成致命影响。而OPPO显然已经克服了这个问题。最终结果是,该解决方案下,长焦端的防抖精度达到0.001445°,比5x变焦技术提升73%。

  整个解决方案分析下来,IT之家小编总结,OPPO十倍混合光学变焦技术,本质上要解决的是三个问题:一,是如何最大程度的做到“无损”,二是怎样减小相机模组的体积,三是如何避免高倍变焦的防抖问题。而OPPO的解决思路,本质上是将前文所说的各种技术方案做一个综合:这里有4800万超高像素量的数码变焦,类似诺基亚的超采样技术,也有“潜望式结构”这种光学镜头的创新设计,并且也用到了多摄像头的切换,还有光学防抖,因此它在解决问题的思想上没有太多新的东西,而核心的创新,在于将这些思想整合起来,用在同一部手机的技术上,因此我们看到了“潜望式结构”、D-cut镜片工艺、共马达设计,还有在此基础上的光学防抖,当然,这定然只是这整套解决方案中比较出彩的几项技术创新,具体在OPPO研发过程中,解决的问题肯定更多。

  通过巧妙且出色的技术创新,将现有的、分散的变焦思路整合起来,形成一整套解决方案,IT之家小编觉得,这是OPPO十倍混合光学变焦最大的创新意义所在。

  OPPO在影像技术创新上的历史积淀

  智能手机的拍照体验成为当下用户的核心诉求,OPPO在手机摄影技术的发展几乎可以看成是“OPPO手机发展史”,在OPPO手机不断强大进化的同时,拍照一直都是OPPO的核心出发点。

  早在2012年,OPPO推出了OPPO Ulike2,首次将手机前置摄像头像素提升到500万,同时搭载美颜2.0,开启自拍美颜时代;2014年,OPPO 在旗舰手机Find 7实现了5000万超清画质;2014年,OPPO N3搭载德国施耐德专业认证的1600万像素电动旋转摄像头,被19家科技媒体评选为2014年的“年度拍照手机;2016年,OPPO R9s内置OPPO与索尼联合研发的全新的IMX398传感器,搭配全新的双核对焦技术以及1.7大光圈,让对焦速度提升了40%。

  2017年,前后两千万的OPPO R11发布,并重点聚焦人像摄影领域;2017年2月,OPPO在MWC 2017上发布全球首创的5倍无损变焦技术,首次引入“潜望式结构”镜头设计。

  2018年6月,OPPO Find X采用2500万像素前置摄像头以及1600万像素+2000万像素AI智能双摄,以首创“双轨潜望结构”实现93.8%最高屏占比;2018年8月,OPPO发布R17 Pro,搭载AI超清夜景上市。

  2019年1月,OPPO于2019未来科技沟通会上发布“10倍混合光学变焦技术”。按照OPPO官方的说法,该技术将于2019年春季新品商用。

  来自官方的数据显示,截止2018年年底,OPPO单在影像领域申请公开和授权的专利数量就已经达到了3831件,占总数的14.59%。目前,OPPO已在闪充、影像、图片处理、拍照等领域形成了自己的技术壁垒性专利包,并在全球范围内进行专利布局。

  其中10倍“光变”技术背后覆盖了100+研发专利,为了实现落地,OPPO前期布局了200+研发人员,在马达、棱镜、模组、算法等方面通过大量研发投入,100%自定义这个模组。

  在昨晚的MWC2019现场,OPPO也为媒体提供了实机展示10倍混合光学变焦技术,非常值得一提的是,OPPO现场展示的实机摄像头区域并没有严重突起,这也意味着,OPPO通过该技术不仅实现了10倍混合光学变焦,还得以最大程度的保证了机身轻薄手感的和美观性。

  2019年,OPPO的研发投入将达到15亿美金,聚焦5G通信标准、AI、影像、云和新材料新形态5大技术主航道开展研发。毫无疑问,接下来的OPPO还会继续给我们带来不一样的惊喜,继续引领手机拍照革命之路。

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