嗨，大家好，我是樹的葡萄。
關掉這篇文章，開啟你的手機照相機。在照相機的介面上，雙指同時縮放，或者上下拖動變焦按鈕，看看你的手機到底「能變多少倍」。
5x、10x、20x，還是50x、100x。
沒錯，它們代表各自的「變焦倍數」：5倍變焦、10倍變焦、20倍變焦，甚至50倍、100倍變焦。
當我們需要拍攝遠處的風景、前方的課件，「變焦」就成了最剛需的應用場景。
那麼，在變焦倍數僅為2-5倍的單反相機面前，手機這些動輒10倍、50倍的變焦真的「很猛」嗎？
在手機廠商大肆鼓吹拍月亮、拍地球的背後，又有什麼樣的「隱情」呢？
今天，我們一起看透關於「變焦的一切」。
1.
借用單反鏡頭，舉個栗子
手機鏡頭隱藏在機身，不夠直觀；單反鏡頭裸露在外，夠形象。
所以，我們先拿「單反鏡頭」舉個栗子。
比如這支鏡頭： 尼康AF-S 尼克爾 70-200mm f/2.8E FL ED VR。
其中，70-200mm表示這支鏡頭的焦距，從最廣角端的70mm開始，到長焦端的200mm結束。如果一支鏡頭上的焦距有兩個數字，就表示這是一支「變焦鏡頭」。
那麼，這麼長、這麼大、這麼沉的大鏡頭，它能變焦多少倍呢？「200÷70=2.86」。所以，這支售價1.3萬的鏡頭可以變焦「2.86倍」。
再比如這支鏡頭：佳能RF50mm f/1.2L USM。
其中，50mm就是這支鏡頭的焦距。鏡頭上只有一個數字，表示這是一支「定焦鏡頭」，不能變焦。
2.
鏡頭的光學結構
那麼，單反鏡頭又是如何實現前後伸縮、變長變短，隨意變焦的呢？
一支鏡頭，平均有200個精密的元件組成。其中，「鏡片」是鏡頭的靈魂。
我在尼康的官網找到了這支AF-S 尼克爾 24-70mm f/2.8E ED VR鏡頭。
在產品文件中，我們可以看到：這支鏡頭由「13組，20枚」鏡片組成；它們垂直排列在鏡筒內、被安排的妥妥貼貼。
而單反鏡頭的變焦，就是靠這些鏡片模組前後「移動」形成的。
數碼相機雖然是一個很時尚的產品，但鏡片的生產依然保有手工打磨的心血。
經過10個小時的拋光，師傅們將自己「盤好的」鏡片交付；組裝師傅再將其塞進鏡筒，裝上變焦環，裝上對焦環，裝上不鏽鋼葉片……
一支沉甸甸的變焦鏡頭就這樣產生了。
3.
手機潛望式鏡頭
循著單反鏡頭的設計思路，在2000年，夏普公司推出了全球首款照相手機J-SH04，畫素是11萬。沒錯，它像能打電話的卡片機一樣，縱深式鏡頭，分量也不輕。
於是，追求“機身更薄、分量更輕、顏值更高”的人類，發明了「潛望式鏡頭」。
就是砍掉外接的伸縮鏡頭，將鏡片和感光元件「橫置」在手機機體，透過稜鏡的來回的反射，將光線送到Sensor。
這樣一來，曾經前後伸縮、需要很大縱深的手機，變得更加纖薄了。
像OPPO Find X2 Pro、 華為P30 Pro、三星的S20 Ultra，它們的長焦鏡頭都是潛望式鏡頭模式。
而華為P40 Pro Pro甚至讓光線「反射5次」才送達Sensor。
可是，手機和單反終究「不是一個物種」。
即使你再潛望，即使你的光線再呲溜兒亂竄，一顆鏡頭也搞不定連續且順滑的變焦。要不然，華為的P40 Pro Pro也不會上5顆攝像頭。
4.
手機鏡頭唬人的變焦
拿OPPO Find X2 Pro 為例。
它搭載了3顆攝像頭。其中，超廣角鏡頭是4800萬畫素，等效焦距16.5mm；主攝像頭是4800萬畫素，等效焦距25.46mm；而長焦鏡頭是1300萬畫素，等效焦距128.77mm。
它採用的變焦方式是：三顆不同焦段的攝像頭「接力」幹活兒。
也就是說，它的變焦並不是連續的、順滑的，而是「看人下菜碟」。
你拍開闊的球賽，我就用超廣角鏡頭；你拍沙發上的貓，我就用主攝；你拍遠方的塔，我就用長焦鏡頭。
那我們就要算算了，這款OPPO FindX2 Pro，到底能變多少倍。
一般來說，廠商都習慣把「主攝」當1x變焦倍數。那麼，從25.46mm、到128.77mm，128.77÷25.46=5.057。所以，這款售價6999的手機可以變焦「5倍」。
5.
等效焦距
如果你留心的話，一定會注意到OPPOFind X2 Pro的鏡頭引數。焦距就焦距唄，為什麼每一顆鏡頭都說「等效焦距」？
再看看華為P40 Pro的鏡頭引數：5000萬主攝，等效焦距23mm；4000萬電影級攝像頭，等效焦距18mm；1200萬超感光長焦鏡頭，等效焦距125mm。
等效焦距又是什麼鬼？
5.1
歷史長河中的燦星-135相機
在《百年135相機》這本書裡，作者介紹了82款135相機，雖然它們品牌不同、樣式各異、型號有別，但共同的特點是：都使用「36mm X 24mm」的膠捲。
此外，早期135相機使用的鏡頭都是定焦。
也就是說，拍完沙發上的貓、再拍遠方的塔，你得拆卸鏡頭、鳥槍換炮。從40mm到50mm、58mm……全都要「人肉拆卸」，安裝，再拍攝。
而在這一水兒的定焦鏡頭中，唯有「50mm」焦距的鏡頭獨受使用者的寵愛。
因為50mm鏡頭和人眼的視覺感受差不多。
所以，36mm X 24mm的膠捲 50mm鏡頭就成了攝影歷史長河中最具普適性的「標準」。
5.2
換了底兒
歷史的車輪滾滾向前，攝影也從未停下它的腳步。
從膠捲時代、到數碼時代，相機也變著花樣兒地討好使用者。
但是，如今各式各樣的單反相機，卻一直延續著36mm X 24mm膠捲的技術和規格。只不過，過去是膠片，現在是「感光元件」。
如果感光元件的尺寸是36mm X 24mm，那麼，它就叫做「全畫幅」，因為它真的很大。
不信，你看：這是華為P40系列手機引以為傲的感光元件， 「1/1.28英寸」。diss友商，華為P40的Sensor的確有嘚瑟的資本。
但是，拿華為P40的Sensor和全畫幅單反的CMOS做尺寸對比，P40的Sensor分分鐘被KO。
最內側白色是P40的Sensor尺寸，最外側白色是全畫幅CMOS
5.3
比焦距？先換算
正如上圖所示。
同樣一支鏡頭，裝在不同的相機上，得到的影象也不同：CMOS大的，視野就大；CMOS小的，視野就小。好像鏡頭的焦距在變一樣。
所以，為了能夠更加友好的交流（diss），鏡頭們紛紛把自己裝在全畫幅CMOS上，以此測試能達到的視野範圍，從而確定自己真正的實力。
這種「轉化成全畫幅CMOS」後的鏡頭焦距，就叫做等效焦距。說白了就是，要比焦距，大家先找個一樣大的底兒。
焦距越短，拍攝的視野越廣；焦距越長，拍攝的視野越窄
6.
手機變焦倍數
回過頭來，我們再看看小米 10 Pro的鏡頭引數：2000萬超廣角攝像頭、16mm等效焦距；1.08億畫素主攝、25mm等效焦距；1200萬近距離遠攝、50mm等效焦距；800萬遠距遠攝、94mm等效焦距。
16mm-25mm-50mm-94mm。
還是以主攝為1x變焦，小米 10 Pro的變焦倍數是「94÷25≈4倍」。
但是，與華為P40 Pro的18mm-23mm-125mm相比，小米 10 Pro雖然沒那麼長，但四顆攝像頭焦段範圍「均衡」，變焦幅度也沒那麼「跳脫」。
7.
中間倍率怎麼變？
正是因為如此，華為P40 Pro的變焦「不只依靠硬體」：在2x變焦倍率內，華為P40 Pro使用主攝鏡頭拍攝；而5x以上的變焦則由長焦鏡頭處理。
而兩者之間的變焦倍率，P40 Pro會使用「演算法」來組合兩個鏡頭拍攝的影象資料。
也就是說，它將主攝鏡頭和遠攝鏡頭拍攝的幾個RAW幀合併為一個高解析度幀，然後對其裁剪以輸出變焦影象。
7.
光學變焦和數碼變焦
當然，以上所有的分析，都是基於手機鏡頭的「硬體」。變焦，靠鏡頭內部鏡片的移動，是純物理方面的變焦，是無損畫質的變焦，這是「光學變焦」。
然後，我們回到文章的開頭。
這是華為P30 Pro 的釋出會，宣稱50倍變焦拍月亮，的確很猛。
這是三星S20 Ultra的釋出會，宣稱100倍變焦拍燈塔，的確也很猛。
可是，這種大倍率、超大倍率的變焦並沒有改變鏡頭的焦距，而是將感光元件拍攝的圖片進行「暴力裁切」，然後、輸出變焦影象，這是「數碼變焦」。
就像你為了看清細節，努力將圖片放大、放大、再放大一樣。結果就是，圖大了、細節糊了。
8.
學一學佈列松
雖然，各廠商都在數碼變焦中引入了機器學習的技術，乞求透過插值運算，將圖片放大後的細節彌補清楚。但從測評結果看，收效甚微。
能否拍的遠、拍的清楚，最關鍵的還是要看等效焦距的「長短」，以及Sensor的「大小」。
攝影大師佈列松最常用35mm和50mm的鏡頭
至於商家鼓吹的50倍、100倍變焦，除了滿足自己「屠榜」（DXOMARK）的快感，又有多少人能真正用到呢。
況且，人的審美很穩定，拍照的構圖風格也趨於一致，這就導致我們常用的「焦段很穩定」。
125mm的等效焦距、1/1.28英寸的大底兒，不猛嗎？「當然猛」。
但從18mm到125mm這種焦段大跳躍、且高頻次的使用？「不存在的」。