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OPPO十倍混合光學(xué)變焦技術(shù)解讀:論拍照,OPPO不只是說著玩的

2019/2/24 0:24:32 來源:IT之家 作者:汐元、馬卡 責(zé)編:馬卡

2月23日晚間,OPPO在西班牙第二大城市巴塞羅那MWC 2019期間召開了2019 OPPO創(chuàng)新大會(huì)?!皠?chuàng)新大會(huì)”,顧名思義,是技術(shù)的創(chuàng)新,大約從去年開始,OPPO開始更多對(duì)消費(fèi)者展示其“技術(shù)的一面”——其實(shí)這一面OPPO一直是有的,只是長(zhǎng)期以來以實(shí)用需求為導(dǎo)向的理念,讓這一面藏在深處。今年的創(chuàng)新大會(huì),總體來說有兩大看點(diǎn),其一是OPPO在會(huì)前重點(diǎn)宣傳的、也很搶眼的10倍混合光學(xué)變焦技術(shù),另外則是OPPO首款5G手機(jī)的亮相,展示了OPPO在5G技術(shù)研發(fā)方面的實(shí)力。

盡管5G在今年的MWC 2019上會(huì)是絕對(duì)的主題,但5G之外,OPPO確實(shí)也為我們帶來了不一樣的看點(diǎn),就是10倍混合光學(xué)變焦技術(shù),這也是本屆OPPO創(chuàng)新大會(huì)留給IT之家小編較深印象的亮點(diǎn)。下面,我們不妨就這一技術(shù)進(jìn)行一些更為深入的分析和探討。

手機(jī)拍照變焦的背景

這些年,來自全球的智能手機(jī)廠商在產(chǎn)品拍照這方面確實(shí)投入了很大的精力,也取得了很多不錯(cuò)的創(chuàng)新成果,拋開一些花邊的玩法,其實(shí)這些創(chuàng)新都在往一個(gè)方向努力:無限縮減智能手機(jī)拍照和單反的差距(盡管還有很長(zhǎng)路要走)。IT之家小編總結(jié),目前手機(jī)廠商們將這個(gè)目標(biāo)大體拆分為三個(gè)小目標(biāo):一是成像基本素質(zhì),二是光圈虛化,三是變焦,實(shí)現(xiàn)這三個(gè)小目標(biāo),目前主要的解決方案分別是傳感器+拍照算法、AI摳圖算法和鏡頭。其實(shí)再深入思考一些,這三個(gè)小目標(biāo),前兩個(gè)已經(jīng)基本可以滿足普通手機(jī)用戶的拍照需求,唯有變焦,其實(shí)還有一些距離。

說起變焦,其實(shí)這也是智能手機(jī)拍照長(zhǎng)期存在的老大難問題了。變焦分為光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦兩種,光學(xué)變焦就是依靠光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)變焦,即通過鏡片移動(dòng)來放大與縮小需要拍攝的景物,它是在通過鏡頭、物體和焦點(diǎn)三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。鏡頭焦距越長(zhǎng),景物的成像也越大,換言之就是能拍到更遠(yuǎn)的景物,即能實(shí)現(xiàn)更大倍數(shù)的變焦,自然,它就需要鏡頭內(nèi)部鏡片和感光器件移動(dòng)空間更大。所以,實(shí)現(xiàn)變焦的倍數(shù)越大,鏡頭的體積也越大,在智能手機(jī)上裝上很大的鏡頭,這很困難,所以光學(xué)變焦基本出現(xiàn)在數(shù)碼相機(jī)以及單反上,智能手機(jī)也有采用光學(xué)變焦的案例,這里就不展開講了。

在智能手機(jī)上,普遍采用的是數(shù)碼變焦,數(shù)碼變焦即通過處理器強(qiáng)行將圖片內(nèi)的每個(gè)像素面積增大,從而達(dá)到放大目的,這種方法顯然是對(duì)成像畫質(zhì)有損的,還有一種是諾基亞曾經(jīng)采用的超采樣技術(shù),他們將4100萬像素的圖像“濃縮”到500萬像素的圖像,每8個(gè)像素點(diǎn)會(huì)被整合成一個(gè)“超級(jí)像素點(diǎn)”,拍攝時(shí),手機(jī)以500萬像素級(jí)別顯示圖像,當(dāng)你放大圖像時(shí),“過采樣”程度就會(huì)減小,直到一個(gè)“超級(jí)像素點(diǎn)”還原成普通像素點(diǎn)為止,從而間接達(dá)到無損變焦的效果。這是一種比較“暴力直接”、同時(shí)也比較小眾的解決方案。

而雙攝甚至三攝手機(jī)的出現(xiàn),為智能手機(jī)的變焦帶來了新的方向,也是目前主流的變焦方案。這種方案說白了就是采用不同焦距的攝像頭,當(dāng)變焦達(dá)到該焦段時(shí),切換攝像頭,其他過程仍以數(shù)碼變焦來代替。這是一個(gè)混合的變焦方案,優(yōu)缺點(diǎn)都很明顯,優(yōu)點(diǎn)是達(dá)到固定的變焦倍數(shù)時(shí),確實(shí)也是無損的,目前市面上最高已經(jīng)有五倍的變焦;缺點(diǎn)嘛,首先只有固定倍數(shù)時(shí)無損的,其他仍然是有損的,其次,手機(jī)攝像頭不可能無限增加,影響美觀,也影響機(jī)身內(nèi)部空間的設(shè)計(jì)。

OPPO十倍混合光學(xué)變焦

基于上面的背景,我們來看看OPPO十倍混合光學(xué)變焦的技術(shù)方案。

OPPO通過三攝結(jié)構(gòu)為手機(jī)帶來突破性的長(zhǎng)焦拍攝能力。其中長(zhǎng)焦鏡頭的等效焦距是超廣角鏡頭的十倍,顯然就是“10倍混合光學(xué)變焦”中的那個(gè)“10”,這是硬件基礎(chǔ),關(guān)鍵就是看從“1”到“10”O(jiān)PPO是怎么處理的。

總體來說,OPPO通過超廣角、超清主攝、長(zhǎng)焦三顆攝像頭來協(xié)同完成,其中有一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)叫潛望式結(jié)構(gòu),另外它還支持光學(xué)防抖技術(shù)。

其中,超廣角攝像頭具備16mm等效焦距,4800萬超清主攝攝像頭能夠確保照片畫質(zhì)的頂尖水準(zhǔn);而長(zhǎng)焦攝像頭擁有160mm等效焦距(注意,是超廣角攝像頭焦距的10倍),配合獨(dú)創(chuàng)的“潛望式結(jié)構(gòu)”支持高倍變焦,實(shí)現(xiàn)拍得更遠(yuǎn)的同時(shí)也能確保拍得更清晰。

“潛望式結(jié)構(gòu)”的原理通過將鏡片組橫向排列,借助特殊的光學(xué)棱鏡,讓光折射入鏡頭組,實(shí)現(xiàn)成像。這是很關(guān)鍵的,前面我們說了,變焦倍數(shù)越高,鏡頭就越長(zhǎng),智能手機(jī)的厚度顯然承載不了10倍變焦的鏡頭長(zhǎng)度。厚度不夠,但手機(jī)的寬度肯定是夠的,所以O(shè)PPO就想到一個(gè)解決辦法:將鏡頭通道橫著放。“潛望式結(jié)構(gòu)”,簡(jiǎn)單說就是將10倍變焦需要的長(zhǎng)通道的長(zhǎng)焦鏡頭垂直橫置擺放,再通過特制的光學(xué)棱鏡,讓畫面光線折射到長(zhǎng)焦鏡頭的圖像傳感器,達(dá)到光學(xué)變焦效果,這很好的解決了鏡頭模組的厚度問題。

這里面還有一項(xiàng)技術(shù):D-cut鏡片工藝。這項(xiàng)技術(shù)用到了業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的非對(duì)稱注塑成型工藝,就像在圓形鏡片上平行切割了兩刀,將三攝模組厚度控制在了6.76mm。

另外,在此基礎(chǔ)上,OPPO還頗具創(chuàng)新地采用了共馬達(dá)設(shè)計(jì),也就是將超清主攝和廣角攝像頭的對(duì)焦馬達(dá)合二為一,在同一模組分工協(xié)作,為長(zhǎng)焦鏡頭的潛望式模組節(jié)省了機(jī)身空間,最終OPPO壓縮了13%的模組體積,并將整個(gè)模組放入我們手中輕薄的手機(jī)之中

當(dāng)然,變焦倍數(shù)越大,畫面抖動(dòng)就越明顯,照片也就容易拍糊。所以,OPPO在標(biāo)準(zhǔn)攝像頭與長(zhǎng)焦攝像頭上,都引入了OIS光學(xué)防抖,以更高的拍攝精度,讓大家能使用最合適的焦距、獲得最好看的構(gòu)圖,更輕松地拍出清晰的好照片。

別小看這一舉動(dòng),光學(xué)防抖雖然不是什么新技術(shù),但在變焦鏡頭、特別還是潛望式結(jié)構(gòu)的鏡頭組合上加入光學(xué)防抖,就相當(dāng)困難了,因?yàn)樵谙薅▊鞲衅鞣秶鷥?nèi),防抖稍有不慎就會(huì)讓畫面大幅偏離,對(duì)拍攝畫面造成致命影響。而OPPO顯然已經(jīng)克服了這個(gè)問題。最終結(jié)果是,該解決方案下,長(zhǎng)焦端的防抖精度達(dá)到0.001445°,比5x變焦技術(shù)提升73%。

整個(gè)解決方案分析下來,IT之家小編總結(jié),OPPO十倍混合光學(xué)變焦技術(shù),本質(zhì)上要解決的是三個(gè)問題:一,是如何最大程度的做到“無損”,二是怎樣減小相機(jī)模組的體積,三是如何避免高倍變焦的抖抖問題。而OPPO的解決思路,本質(zhì)上是將前文所說的各種技術(shù)方案做一個(gè)綜合:這里有4800萬超高像素量的數(shù)碼變焦,類似諾基亞的超采樣技術(shù),也有“潛望式結(jié)構(gòu)”這種光學(xué)鏡頭的創(chuàng)新設(shè)計(jì),并且也用到了多攝像頭的切換,還有光學(xué)防抖,因此它在解決問題的思想上沒有太多新的東西,而核心的創(chuàng)新,在于將這些思想整合起來,用在同一部手機(jī)的技術(shù)上,因此我們看到了“潛望式結(jié)構(gòu)”、D-cut鏡片工藝、共馬達(dá)設(shè)計(jì),還有在此基礎(chǔ)上的光學(xué)防抖,當(dāng)然,這定然只是這整套解決方案中比較出彩的幾項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新,具體在OPPO研發(fā)過程中,解決的問題肯定更多。

通過巧妙且出色的技術(shù)創(chuàng)新,將現(xiàn)有的、分散的變焦思路整合起來,形成一整套解決方案,IT之家小編覺得,這是OPPO十倍混合光學(xué)變焦最大的創(chuàng)新意義所在。

OPPO在影像技術(shù)創(chuàng)新上的歷史積淀

智能手機(jī)的拍照體驗(yàn)成為當(dāng)下用戶的核心訴求,OPPO在手機(jī)攝影技術(shù)的發(fā)展幾乎可以看成是“OPPO手機(jī)發(fā)展史”,在OPPO手機(jī)不斷強(qiáng)大進(jìn)化的同時(shí),拍照一直都是OPPO的核心出發(fā)點(diǎn)。

早在2012年,OPPO推出了OPPO Ulike2,首次將手機(jī)前置攝像頭像素提升到500萬,同時(shí)搭載美顏2.0,開啟自拍美顏時(shí)代;2014年,OPPO 在旗艦手機(jī)Find 7實(shí)現(xiàn)了5000萬超清畫質(zhì);2014年,OPPO N3搭載德國(guó)施耐德專業(yè)認(rèn)證的1600萬像素電動(dòng)旋轉(zhuǎn)攝像頭,被19家科技媒體評(píng)選為2014年的“年度拍照手機(jī);2016年,OPPO R9s內(nèi)置OPPO與索尼聯(lián)合研發(fā)的全新的IMX398傳感器,搭配全新的雙核對(duì)焦技術(shù)以及1.7大光圈,讓對(duì)焦速度提升了40%。

2017年,前后兩千萬的OPPO R11發(fā)布,并重點(diǎn)聚焦人像攝影領(lǐng)域;2017年2月,OPPO在MWC 2017上發(fā)布全球首創(chuàng)的5倍無損變焦技術(shù),首次引入“潛望式結(jié)構(gòu)”鏡頭設(shè)計(jì)。

2018年6月,OPPO Find X采用2500萬像素前置攝像頭以及1600萬像素+2000萬像素AI智能雙攝,以首創(chuàng)“雙軌潛望結(jié)構(gòu)”實(shí)現(xiàn)93.8%最高屏占比;2018年8月,OPPO發(fā)布R17 Pro,搭載AI超清夜景上市。

2019年1月,OPPO于2019未來科技溝通會(huì)上發(fā)布“10倍混合光學(xué)變焦技術(shù)”。按照OPPO官方的說法,該技術(shù)將于2019年春季新品商用。

來自官方的數(shù)據(jù)顯示,截止2018年年底,OPPO單在影像領(lǐng)域申請(qǐng)公開和授權(quán)的專利數(shù)量就已經(jīng)達(dá)到了3831件,占總數(shù)的14.59%。目前,OPPO已在閃充、影像、圖片處理、拍照等領(lǐng)域形成了自己的技術(shù)壁壘性專利包,并在全球范圍內(nèi)進(jìn)行專利布局。

其中10倍“光變”技術(shù)背后覆蓋了100+研發(fā)專利,為了實(shí)現(xiàn)落地,OPPO前期布局了200+研發(fā)人員,在馬達(dá)、棱鏡、模組、算法等方面通過大量研發(fā)投入,100%自定義這個(gè)模組。

在昨晚的MWC2019現(xiàn)場(chǎng),OPPO也為媒體提供了實(shí)機(jī)展示10倍混合光學(xué)變焦技術(shù),非常值得一提的是,OPPO現(xiàn)場(chǎng)展示的實(shí)機(jī)攝像頭區(qū)域并沒有嚴(yán)重突起,這也意味著,OPPO通過該技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了10倍混合光學(xué)變焦,還得以最大程度的保證了機(jī)身輕薄手感的和美觀性。

2019年,OPPO的研發(fā)投入將達(dá)到15億美金,聚焦5G通信標(biāo)準(zhǔn)、AI、影像、云和新材料新形態(tài)5大技術(shù)主航道開展研發(fā)。毫無疑問,接下來的OPPO還會(huì)繼續(xù)給我們帶來不一樣的驚喜,繼續(xù)引領(lǐng)手機(jī)拍照革命之路。

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