繼黑白鏡頭到自由曲面鏡頭、從3倍光學(xué)長(zhǎng)焦到10倍潛望式光學(xué)長(zhǎng)焦、到傳感器RGGB到RYYB的超感光陣列，再?gòu)腁I影像到計(jì)算光學(xué)，華為歷代Mate系列手機(jī)在很大程度上成為了移動(dòng)影像技術(shù)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。

隨著Mate 50系列手機(jī)的發(fā)布，移動(dòng)影像又迎來(lái)了一個(gè)全新的設(shè)計(jì)——十檔可變光圈鏡頭，通過(guò)調(diào)節(jié)6個(gè)光圈葉片的開(kāi)合，實(shí)現(xiàn)進(jìn)光量的控制。

問(wèn)題來(lái)了，光圈在成像中扮演了怎樣的角色，可變光圈技術(shù)又是否值得我們期待？

科普知識(shí)：光圈到底是什么

在很早以前，人們?cè)趯W(xué)習(xí)攝影前都需要了解曝光三要素（光圈、快門(mén)和ISO），熟練掌握陽(yáng)光十六法則，需要根據(jù)當(dāng)前拍攝場(chǎng)景的光影確定光圈、快門(mén)以及合適感光度的膠片，確認(rèn)無(wú)誤后再按下相機(jī)的快門(mén)。

很多攝影愛(ài)好者都要學(xué)習(xí)到的曝光三角形

光圈的定義

步入智能手機(jī)時(shí)代后，移動(dòng)影像變得越來(lái)越簡(jiǎn)單智能，我們只需要打開(kāi)相機(jī)APP，打開(kāi)場(chǎng)景識(shí)別，對(duì)準(zhǔn)拍攝場(chǎng)景，按下電子快門(mén)，剩下的工作全部都交由給AI成像算法就好。

在搭配自研ISP或NPU芯片后還能讓手機(jī)變身“夜視儀”，在極暗環(huán)境也能排除相對(duì)明亮的照片。

因此，如今我們?cè)谔暨x手機(jī)時(shí)，關(guān)注的往往是傳感器尺寸有多大、像素值有多高、是否支持光學(xué)防抖等等。

作為曝光三要素之一的光圈，往往被視為一個(gè)【不用太過(guò)關(guān)注的】參數(shù)。

實(shí)際上，光圈與快門(mén)速度才是控制相機(jī)視覺(jué)屬性的兩大核心參數(shù)，可以開(kāi)辟出更多的創(chuàng)意效果。

所謂光圈，它其實(shí)是鏡頭內(nèi)部的一個(gè)“看得見(jiàn)摸不著”的機(jī)械部件，由多組葉片構(gòu)成，葉片中間是一個(gè)可調(diào)大小的孔。

沒(méi)錯(cuò)，光圈定義的就是鏡頭中這組葉片中心的開(kāi)口，影響單位時(shí)間里有多少光線可以透過(guò)這個(gè)小孔照進(jìn)相機(jī)底層的CMOS感光元件。

通過(guò)調(diào)整光圈的大小，就能控制曝光量的多少。

光圈的作用

F值是用于描述光圈“大小”的參數(shù)，它的計(jì)算公式是“焦距÷鏡頭光圈直徑”得出的相對(duì)值，比如F/1.4、F/2.8、F/4等等。

需要注意的是，F/后面緊跟的數(shù)字越大，光圈恰恰越小，意味著通過(guò)的光量越少。

本圖來(lái)自數(shù)碼博主@巨人攝影

F后面的數(shù)字越小，光圈反而越大，通過(guò)的光量就越多，也就是我們常念叨的大光圈。

在夜晚或環(huán)境光線不足時(shí)，只有更大的光圈才能保證充足的進(jìn)光量，從而捕捉更多的暗部細(xì)節(jié)，提升畫(huà)面亮度，降低噪點(diǎn)，而且在同等曝光時(shí)長(zhǎng)情況下快門(mén)速度更快。

光圈所能夠產(chǎn)生最顯著的視覺(jué)影響就是景深的變化：光圈越大，景深范圍越?。\），背景的虛化效果越明顯，可以讓拍攝主體更突出，適合拍特寫(xiě)；光圈越小，景深范圍越大（深），背景越銳利，場(chǎng)景中所有元素都清晰，適合拍風(fēng)光。

本圖來(lái)自數(shù)碼博主@小狼啊小狼

換句話說(shuō)，光圈并非越大越好。

當(dāng)手機(jī)進(jìn)行拍照時(shí)，需要根據(jù)拍攝的場(chǎng)景匹配合適的光圈，如果一味追求大光圈反而會(huì)得不償失。這就好像小貓的瞳孔，白天光線充足時(shí)會(huì)瞇成一條縫，夜晚則會(huì)瞳孔則會(huì)變圓變大。

沒(méi)有最好的光圈，只有最合適的光圈。

模擬時(shí)代：背景虛化是如何實(shí)現(xiàn)的

專(zhuān)業(yè)的單反（或微單）相機(jī)可以搭配各式鏡頭，其中就不乏可以手動(dòng)調(diào)整光圈的型號(hào)。

在手機(jī)領(lǐng)域，鏡頭模組的尺寸普遍只有單反鏡頭的數(shù)十分之一，很難容納復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

為了適用于更多拍攝場(chǎng)景，手機(jī)的習(xí)慣打法是搭配多種不同焦段和光圈的鏡頭，必要時(shí)還可以聯(lián)合成像。

一般來(lái)說(shuō)，新款智能手機(jī)的主攝和人像鏡頭最喜歡搭配大光圈，而超廣角和長(zhǎng)焦鏡頭的光圈則普遍很小。

那么，小光圈的手機(jī)就注定與背景虛化無(wú)緣了嗎？

先拍照 后對(duì)焦

答案自然是否定的。

早在2013年，以諾基亞Lumia 1020為代表的手機(jī)（4100萬(wàn)像素，1/1.5英寸傳感器，F(xiàn)/2.2光圈）就能實(shí)現(xiàn)“先拍照，后對(duì)焦”的功能了（Lumia 920、Lumia 925、Lumia 928、Lumia 1020和Lumia 1520等機(jī)型后續(xù)也均得以支持）。

到了2014年，以榮耀6 Plus為代表的Android手機(jī)也先后引入了類(lèi)似功能，在相機(jī)APP里以“大光圈”模式拍照，在預(yù)覽照片時(shí)可以重新選擇焦點(diǎn)并在F0.95~F16之間調(diào)整光圈大小，改變景深的深淺。

時(shí)至今日，大光圈模式幾乎已成智能手機(jī)的標(biāo)配。

需要注意的是，先拍照后對(duì)焦這類(lèi)功能并非改變相機(jī)鏡頭的物理光圈實(shí)現(xiàn)的。

最早的Lumia和隨后的Android手機(jī)采用的是迥異的兩種思路。

Lumia手機(jī)選擇的方案是，拍攝一張照片時(shí)鏡頭從頭到尾移動(dòng)，每一個(gè)焦點(diǎn)的圖像都記錄下來(lái)，相當(dāng)于我們?cè)诎聪驴扉T(mén)的瞬間就將所有能對(duì)到焦的點(diǎn)全部拍下來(lái)了。后期選擇焦點(diǎn)的時(shí)候，則會(huì)直接根據(jù)我們所選擇景物所對(duì)應(yīng)的焦距，導(dǎo)出該焦點(diǎn)平面相對(duì)應(yīng)的圖像，一顆鏡頭就能搞定。

Android手機(jī)的實(shí)現(xiàn)思路則是借助雙攝虛化。

開(kāi)啟大光圈模式后，主攝負(fù)責(zé)記錄全景，副攝則用于記錄景深信息，判斷主體和背景，兩者結(jié)合保存為一張普通照片。后期再對(duì)焦時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)我們所選擇的對(duì)焦點(diǎn)判斷是主體還是背景，然后將主體扣取出來(lái)，對(duì)背景進(jìn)行高斯模糊處理。

Lumia的方案計(jì)算量大，背景虛化較淺，在拍攝人像時(shí)在等效24mm端虛化的效果很一般。Android手機(jī)的雙攝虛化對(duì)成像算法要求很高，高斯模糊所帶來(lái)的虛化可能不太自然，在某些場(chǎng)景下還會(huì)出現(xiàn)摳圖錯(cuò)誤，物體邊緣處理翻車(chē)的“事故”。

隨時(shí)拍照隨時(shí)調(diào)

隨著智能手機(jī)搭載處理器AI算力的不斷提升，以及相關(guān)成像算法的不斷成熟，絕大多數(shù)新款手機(jī)都能在相機(jī)APP里直接調(diào)整光圈大小，在拍攝預(yù)覽時(shí)就能隨心調(diào)節(jié)景深效果，按下快門(mén)后直接生成滿意的作品，隨時(shí)拍照隨時(shí)調(diào)，甚至不需要第二顆鏡頭的參與。

類(lèi)似功能有些品牌集成在了專(zhuān)業(yè)模式中，還有一些則放在了人像模式下，很多新品甚至依靠前置單攝就能錄制景深虛化的人物視頻，在算法的加持下一切皆有可能。

然而，這種在相機(jī)APP調(diào)節(jié)的光圈并非鏡頭的物理光圈，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)應(yīng)該算是電子光圈，依靠多幀合成的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)小光圈長(zhǎng)曝光的拍攝效果。

大家可以嘗試一下，在相同的取景范圍里，使用手機(jī)的電子光圈分別在F/1.6和F/16狀態(tài)下拍一張照片，你會(huì)發(fā)現(xiàn)兩張照片的曝光是相同的，其中的差別只是背景虛化的程度不同而已。

而且這個(gè)虛化效果也沒(méi)有單反大光圈鏡頭拍出的自然，有無(wú)瑕疵全靠鏡頭本身的素質(zhì)以及AI成像算法。

俗話說(shuō)，打鐵還得自身硬，想讓手機(jī)可以完美適配光亮和昏暗的場(chǎng)景，拍出最佳景深的照片，還是需要手機(jī)鏡頭處于最合適的光圈范圍。

如果手機(jī)鏡頭也能獲得類(lèi)似單反鏡頭的可調(diào)光圈功能，一切不就完美了嗎？

回顧過(guò)去：可變光圈的發(fā)展史

華為認(rèn)為，成熟的手機(jī)影像系統(tǒng)，包含軟、硬件多維，需要構(gòu)筑“光（光學(xué)設(shè)計(jì)）、機(jī)（機(jī)械結(jié)構(gòu)）、電（光電轉(zhuǎn)換）、算（圖像算法）”四大技術(shù)底座。華為Mate50系列首發(fā)的十檔可變光圈鏡頭，就屬于對(duì)其中的光學(xué)設(shè)計(jì)升級(jí)。

不過(guò)，可變光圈可不是華為的首發(fā)，早在13年前可變光圈就已經(jīng)在手機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)了。

諾基亞首發(fā)可變光圈

在手機(jī)歷史上，第一次引入可變光圈設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，還要數(shù)諾基亞在2009年推出的N86，不僅配備了機(jī)械快門(mén)（最高 1/1000s），還提供了F2.4、F3.2、F4.8三檔可以自動(dòng)調(diào)節(jié)的光圈，無(wú)法手動(dòng)切換。

N86之所以加入可變光圈設(shè)計(jì)，是為了中和最高1/1000s的機(jī)械快門(mén)，避免強(qiáng)光下不會(huì)過(guò)曝。

Android手機(jī)的接力賽

繼諾基亞N86，可變光圈在手機(jī)領(lǐng)域的第二次露面已經(jīng)是8年后。

2017年底，三星發(fā)布的心系天下W2018，以及2019年初發(fā)布的Galaxy S9/S9+系列手機(jī)的主攝就都具備F/1.5和F/2.4兩檔可變光圈，通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了物理光圈自由切換。

在自動(dòng)模式下，光線充足時(shí)會(huì)啟用F/2.4光圈，拍攝出清晰銳利的畫(huà)面，防止在大光圈下出現(xiàn)光線暈染的情況，還原真實(shí)的畫(huà)面色彩。在低光場(chǎng)景中，光圈便會(huì)自動(dòng)擴(kuò)大到F/1.5，取景區(qū)域畫(huà)面會(huì)感到亮度明顯提高。微距或?qū)I(yè)模式下可以手動(dòng)切換成F/1.5光圈，可帶來(lái)比軟件實(shí)現(xiàn)的虛化更加真實(shí)細(xì)膩的景深效果。

注意上方主攝的光圈大小變化

同樣是2019年，OPPO旗下的R17 Pro也主打可在F1.5和F2.4兩檔之間切換的“靈動(dòng)光圈”功能。當(dāng)環(huán)境光線昏暗，R17 Pro的主攝可自動(dòng)將光圈放大到F/1.5，在白天或光線明亮的環(huán)境，鏡頭光圈則會(huì)收縮到F/2.4，避免大光圈可能產(chǎn)生的邊緣畫(huà)質(zhì)以及高光溢出的問(wèn)題。

可惜，OPPO的靈動(dòng)光圈在經(jīng)歷R17 Pro之后便“一世而終”，三星的可變光圈在Galaxy S10系列之后也“退隱江湖”。

最近一款采用可變光圈設(shè)計(jì)的手機(jī)是索尼在2021年推出的Xperia Pro-I，主打1英寸的Exmor RS感光元件以及F2和F4兩檔可調(diào)的光圈。F2.0光圈可實(shí)現(xiàn)“超淺景深”，背景呈現(xiàn)美麗自然的虛化，使用F4.0拍攝時(shí)遠(yuǎn)景近景更清晰，成像更銳利。

展望未來(lái)：淺析華為的超光變主攝

和已經(jīng)存在的可變光圈設(shè)計(jì)相比，華為Mate 50系列手機(jī)主打的“超光變主攝”有何不同？

更復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)

無(wú)論是諾基亞、三星、OPPO還是索尼，前文提及手機(jī)采用的可變光圈都僅能在兩個(gè)（或三個(gè)）固定檔位之間進(jìn)行切換，并非在一段光圈值范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由變化。

華為Mate50系列主打的“超光變主攝”，則實(shí)現(xiàn)了首發(fā)十檔可變光圈鏡頭設(shè)計(jì)，可以帶來(lái)類(lèi)似傳統(tǒng)相機(jī)上鏡頭光圈可調(diào)節(jié)的使用體驗(yàn)。

從早前網(wǎng)上曝光的華為專(zhuān)利，以及Mate 50系列手機(jī)的宣傳資料來(lái)看，所謂的“超光變主攝”，是由5000萬(wàn)像素的RYYB超感光傳感器、高精度環(huán)形磁場(chǎng)微控馬達(dá)，以及由6組光圈葉片組成的可多檔調(diào)節(jié)葉片鏡片群構(gòu)成。通過(guò)調(diào)節(jié)6個(gè)光圈葉片的開(kāi)合，實(shí)現(xiàn)進(jìn)光量的控制。

多檔可變光圈的效果

華為Mate 50系列手機(jī)的超光變主攝存在兩種運(yùn)行邏輯。其一是進(jìn)入專(zhuān)業(yè)模式，在這里可以進(jìn)行完整的從F1.4到F4.0十檔可變光圈可調(diào)，方便攝影愛(ài)好者通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)找到最匹配當(dāng)前光線環(huán)境和個(gè)人品味的黃金光圈點(diǎn)位；

其二則是在默認(rèn)的自動(dòng)模式下，相機(jī)APP提供四檔光圈，可根據(jù)不同場(chǎng)景智能匹配光圈大小。在夜晚、光線不足的條件下，使用大光圈提升鏡頭的進(jìn)光量，從而帶來(lái)明亮的拍攝效果；在白天多人合影拍攝時(shí)，使用小光圈可確保前后人物都清晰，畫(huà)面邊緣細(xì)節(jié)豐富；在高倍變焦場(chǎng)景下，使用大光圈可進(jìn)一步提升畫(huà)質(zhì)，捕捉清晰銳利的影像。

在10檔可調(diào)可變光圈的幫助下，華為Mate50系列手機(jī)可以帶來(lái)更精準(zhǔn)的人像分割計(jì)算能力，也為人像拍攝帶來(lái)了漸進(jìn)有層次的光學(xué)級(jí)虛化，人像主角立體突出，營(yíng)造大片氛圍。

同時(shí)，可變光圈還能帶來(lái)專(zhuān)業(yè)光學(xué)級(jí)虛化能力，可精準(zhǔn)對(duì)焦項(xiàng)鏈、珍珠等細(xì)小物件，帶來(lái)亞毫米級(jí)精度的拍攝體驗(yàn)，還能隨心調(diào)整景深范圍和虛化程度，實(shí)現(xiàn)更大的創(chuàng)作空間。

理性看待可變光圈的意義

在華為之前，無(wú)論是三星、OPPO還是索尼，都將可變光圈作為了手機(jī)研發(fā)道路上的“過(guò)客”，擁有過(guò)，宣傳過(guò)，但最終還是選擇了分手。

究其原因，一方面是可變光圈會(huì)增加鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和尺寸，成本高昂還會(huì)面臨潛在的使用壽命隱患。

榮耀Magic系列手機(jī)倡導(dǎo)的多主攝融合計(jì)算攝影技術(shù)

另一方面，則是在大尺寸傳感器、多像素合一的融合技術(shù)、多幀合成的手持超級(jí)夜景、HDR以及計(jì)算攝影理念的加持下，利用AI已經(jīng)足以模擬出以假亂真的景深效果。

此外，拍攝人像、微距或遠(yuǎn)處風(fēng)景時(shí)，還能交由更專(zhuān)業(yè)的輔攝像頭解決（如潛望式長(zhǎng)焦鏡頭），主攝只要做到大底大光圈就好了。

因此，可變光圈最終還是敗給了成本以及AI計(jì)算攝影。這一次，可變光圈重新被華為“拾起”，并進(jìn)行了優(yōu)化創(chuàng)新，從過(guò)去的非A即B，改為了媲美專(zhuān)業(yè)單反相機(jī)鏡頭的十檔光圈可調(diào)，這種可以連續(xù)性調(diào)整光圈的過(guò)程讓不少攝影愛(ài)好者大呼過(guò)癮。

但是，這也僅限攝影愛(ài)好者。對(duì)于普通用戶，可能在整個(gè)手機(jī)的生命周期里也不會(huì)使用專(zhuān)業(yè)模式拍照，日常使用中也能發(fā)覺(jué)自動(dòng)模式下四檔智慧光圈對(duì)最終成像的增益效果。

實(shí)際上，超光變主攝是華為Mate系列手機(jī)跳出內(nèi)卷化陷阱，繼續(xù)保持專(zhuān)業(yè)影像定位的必要?jiǎng)?chuàng)新。

在徠卡與小米聯(lián)姻后，華為被迫推出了自己的影像品牌XMAGE，在延續(xù)家族前輩特色的計(jì)算光學(xué)、原色引擎以及超潛望式長(zhǎng)焦鏡頭之余，需要找到另一個(gè)可以彰顯影像專(zhuān)業(yè)性的賣(mài)點(diǎn)，而只有專(zhuān)業(yè)單反相機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的可多檔調(diào)節(jié)的可變光圈，無(wú)疑就是一種很好的突破口。

正如華為宣傳那般——光圈可變，硬核掌控。

可以讓用戶自由掌控光圈的變化，這是其他手機(jī)廠商在短期內(nèi)都不會(huì)涉足的領(lǐng)域，而這也已經(jīng)足以吸引攝影愛(ài)好者為之側(cè)目了。

至于普通消費(fèi)者，可變光圈只能作為選購(gòu)手機(jī)時(shí)的加分項(xiàng)，并非必選項(xiàng)。