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潜望镜- 10倍变焦的诞生

时间:2024-05-20 01:30:39 科技赋能

月球表面的陨石坑是OPPO和华为两家中国手机公司竞争的最新参考。

经过两天的声势浩大的发布会,OPPO Reno和华为P30 Pro终于一起站在了聚光灯下。

10倍变焦现在是手机行业最受关注的话题。

智能手机创新越来越依赖中国企业。

从屏幕指纹、折叠屏,到10倍变焦,如果推后开发时间,这些项目通常在2018年到2020年之间开始运行。

当时智能手机竞争的焦点是全面屏和人工智能芯片,而具有多种变焦摄像功能的“潜望式镜头”在公司内部正处于立项阶段。

潜望式结构有别于传统的双摄镜头并排排列。

原本垂直排列在机身前后部的摄像头在手机内部水平排列,利用特殊的光学棱镜将光线折射到镜头组中实现成像。

这种结构虽然大大增加了摄像头的焦距,但也不可避免地使得摄像头模组整体呈现L型。

2020年2月至2019年MWC展会期间,OPPO影像与同事在业界率先实现了双摄方案的5倍光学变焦技术,并制作了样机进行测试和MWC展示。

但由于这是三星和苹果都没有采用的创新技术,产业链不够成熟,导致成本高达1元以上。

另外,消费者能否接受也是一个挑战。

最终OPPO当时并没有将这项技术商业化。

OPPO在推行变焦技术时,犹豫了半年多。

这六个月来,华为的研发速度很快就跟上了,颇有点“半途而废”的意思。

最终结果将于年初揭晓。

2020年1月16日,OPPO在北京召开了名为“十看”的技术交流会,并展示了在MWC 2018上发布的5倍无损变焦技术的升级版——10倍混合光学变焦技术。

华为也在争先恐后地争取时间。

“华为通常会说自己做得很好,但如果做得不好,不会告诉外界。

”华为公关回应腾讯《潜望》表示。

3月26日在法国,华为全球发布了具备10倍混合变焦功能的P30 Pro手机。

它配备了10倍混合变焦功能,还突出了50倍数码变焦和夜间摄影。

它是一个“望远镜”+“夜视仪”,可以拍摄清晰的月球照片。

随后,Reno 10倍变焦版和P30 Pro机型分别于4月10日和4月11日在国内亮相。

变焦拍摄的背后,是两家公司在技术领域的激烈竞争。

“Leap Level”研发的潜望式变焦技术由OPPO率先研发。

OPPO在做10倍混合光学变焦之前,有一个从3倍、5倍到10倍的过程。

其中,5x技术尚未大规模商业化到手机中。

是这个过程中的一个重要节点,将OPPO的光学变焦研发路径一分为二。

此前,OPPO的主要对手是自己,随后华为也加入了竞争。

“今年2月和3月,发布了开发5倍变焦技术的军令状。

”吴立忠在深圳告诉腾讯《潜望》。

在智能手机上实现单反相机才有的高倍变焦功能是前所未有的挑战。

吴立及其团队成员对此做了大量研究。

时任 OPPO 达芬奇实验室负责人的卢志伟也曾与吴立一起在供应链公司中搜寻了很长时间,最终了解到以色列公司 Corephotonics(以下简称 CP)在解决长焦镜头时提出的潜望式结构。

的创造力。

早期智能手机创新的大致过程分为三个阶段:第一阶段,专业领域的欧美企业产生先进的技术和设计理念;第二阶段,欧美企业在专业领域产生先进的技术和设计理念;第二阶段,美国大公司选择技术,然后进行收购、研发、产品跑通、小规模实施。

;第三阶段,大企业将产品放置在亚洲进行贴牌生产,实现大规模产业化。

然而,手机行业的激烈竞争迫使中国手机厂商继续向上游寻求创新。

当时,吴立忠与团队成员商量,“如果我们想砍掉美国部分,我们就直接去找有想法的人,如果我们认为可行,我们就自己去做。

”年初,在5倍变焦预研阶段,OPPO与以色列公司CP成立了联合开发团队。

然而,陆志伟和孔自忠很快就发现,潜望镜的难度非常大。

它需要重新思考镜头、电机、模组、修改传感器的CR角度等,在很多领域都必须突破之前的行业认知。

这些不是OPPO一个人能够解决的。

需要调动公司内外部资源,整合上游供应链。

这时曾推动OPPO多个研发项目的刘军也加入了进来。

刘军曾负责过OPPO的多个技术研究项目,从全球最薄的Finder手机到R9手机的最窄边框。

2017年,OPPO召集CP、棱镜公司新光光电、电机公司磁化、舜宇光学、索尼、驱动器公司安森美等七家供应商在顺义召开了为期三天的闭门会议,讨论5倍无损变焦。

潜望镜设计复杂,与传统棱镜、对焦系统、摄像头要求等不同,对玻璃棱镜材质、尺寸、防抖、精度要求更高,现有产品和解决方案无法满足。

吴立忠告诉腾讯《潜望》:“其实CP提出的方案当时非常雏形,整个高度、大小、尺寸都没有达到我们的要求,所以我们就寻找更合理的方式。

”例如,在稳定性和可靠性方面,吴立中团队认为,对于长焦镜头的防抖方式,最好放弃采用簧片+吊线悬挂结构设计的防抖机构,而采用滚珠方式。

技术细节开始逐步成型。

5倍无损变焦技术推演出来,研发方向确定后,就到了真正赚钱的时候了。

刘军带领吴立忠等人与舜宇光电会面。

舜宇光电对此事高度重视。

由总经理王中伟领导,项目经理为杨毅。

“柳俊调动了很多资源。

”吴立说。

面对风险,各供应商都表现出了诚意。

作为组件制造商,舜宇需要投入资金、人员和设备来做这个新事情。

腾讯《潜望》获悉,舜宇为此投入了三五百万元的物资。

信阳的棱镜厂家没有谈任何条件,花几千万购买设备,直接开了一条生产线。

电机制造商Magnet在收到OPPO投资的资金后也开设了新的生产线。

当时几家公司的共识是:“这是一个趋势,我们愿意投入资金去做。

”华为突然将供应商转向OPPO。

今年3月至12月,各方密切联系,以OPPO所在的长安工业园为中心,基本每周都开始运营。

一次会议,将各公司计划的进展情况汇总到一起,相互协调。

中间过程大约花了6个月的时间来敲定计划,另外又花了3天的时间来制作样品。

年底,发布了具有 5 倍变焦的原型机。

其中一部分在年初的MWC上展出。

据腾讯《潜望》联系的舜宇光电经理刘芳透露,在舜宇参与5倍变焦研发的人员必须签署内部保密协议,而公司内部很多人并不知道这一点。

“但随着时间的推移,OPPO在硬件研发方面领先于华为。

”不过,华为很快就与舜宇展开了合作,并且在变焦技术上也进行了跟进,甚至直接进军更高倍率变焦,以抢占先机。

一向在技术投入上不遗余力的华为,也随之设立了专利壁垒。

这样,它就可以在其之前的解决方案的基础上,快速抓住其解决方案的优势。

Sunny刘芳透露,华为是Sunny的主要客户,一半的出货量都供应给华为。

在变焦模块之前,华为与舜宇合作的P20系列三摄解决方案在市场上取得了巨大成功。

于是吴立忠团队改用10倍变焦,并进一步更换模组厂商,选择了三星电机。

“我们需要做出更大的倍数和更好的硬件选择。

”吴立忠告诉腾讯《潜望》。

不过,更严格的硬件也意味着更艰巨的选型和优化,但产品已经做好了上线的准备。

“摇晃得要命。

我于 3 月 21 日前往巴西 MWC,前一天刚刚完成了那个版本。

”同为成像团队的李龙嘉表示,这个版本主要解决跳变问题:一个摄像头和另一个摄像头只有算法对齐才能解决摄像头的跳变问题。

跳跃是此类相机结构面临的问题。

在具体应用方面,10倍变焦模组具有三个摄像头、三个传感器和电机。

当用户操作变焦时,后台需要控制镜头切换,切换过程中会出现跳转。

如何在放大和缩小过程中平稳锁定图像而不抖动是一个挑战。

主摄和广角、主摄和长焦都需要通过平滑算法进行调整。

如果考虑到视野角度跳跃时出现的颜色和亮度跳跃,难度就会大大增加。

OPPO视频工程师郝振声解释道:“OPPO的做法是在两个摄像头同时拉起时提前将其唤醒,根据前端显示屏的亮度和颜色,暗示要拍摄的摄像头。

”提前展示。

” “相当于提前做了一些暗示。

”提前呼叫摄像头“陪你跑”,跳跃解决。

为此,OPPO安杰和郝振声带领上海20到30人的团队和高通十几人的团队,加入虹软算法,一起工作了10多年。

两个月后,经过基本上解决问题,我们还在优化,不仅仅是镜头,不仅仅是手机,在选型方案不断完善和优化的过程中,潜望式结构还有两个大问题是所有团队必须解决的。

优化选型的品质控制和稳定性;第二,如何将模组更好的堆叠到手机中,第一个问题是无论是手机厂商OPPO、华为,还是模组厂商舜宇、三星电机等。

欧菲光面对潜望式相机,要解决一个核心难点:新型玻璃材质转向棱镜控制和可靠性挑战,以及后置镜头尺寸和数量、算法优化等瓶颈。

如果便携式电话不能承受跌落。

尤其对于OPPO来说,品控真是一条高压线。

孔自忠首先获得这套干簧管控制方案后,又陆续获得了新思维和台湾TTK的电机,厚度为6.5毫米。

但吴立忠要挑战的是5.7毫米。

“立刻杀了它。

”在OPPO工作多年的吴立忠有着典型的技术男形象,说话直来直去,不太在意自己的衣着和发型。

但他知道OPPO是一家对外观有着很深执念的手机公司。

这来自过去的经历,包括积极的和消极的。

OPPO刚开始做智能手机时,推出了一款厚度为15.6毫米的手机。

直到做出了薄至6.65毫米的Finder手机,才奠定了在智能手机市场的地位,并受到好评。

随后几年销量数万台的R9系列,依然以美观、轻薄为成功因素之一。

影像领域有句话叫“底大了杀不死人”,而“底”指的是手机镜头中的图像传感器。

用手机拍照时,收集的光量取决于光圈的大小,接收到的光信息量取决于图像传感器的大小。

然而,底部镜头模块越大,整体厚度也越大。

近年来,传感器逐渐变大,从1/3英寸发展到1/2.8、1/2.6、1/2。

更大的底座和插入手机中的更厚的镜头模组给OPPO带来了巨大的概念和技术挑战。

但回到潜望结构,对超薄的追求迫使吴立当时不得不寻找新的解决方案,最终想出了控球方案,可谓是福祸相依。

过去,手机镜片多采用塑料镜片。

潜望镜镜头中新增1-2块玻璃材质,变成棱镜。

在长焦拍摄环境下,一点点的抖动都会给稳定成像带来灾难。

最基本的解决办法就是找到合适的棱镜,在棱镜上不断镶嵌金属,然后通过周围的磁场来驱动和控制,以补偿反向运动。

解决这一问题的传统方法是簧片+吊线悬挂防抖结构设计。

使用簧片控制棱镜的运动,并通过四个小外围柱和吊线连接,会带来三个问题。

首先,簧片控制的谐振点不够精确,而且只有一个Y轴;第二,可靠性不好;第三,棱镜运动轨迹不够线性。

经过探索和论证,OPPO选择了球控解决方案。

与簧片方案相比,滚珠方案在运行时有两个轴,可以实现两个方向的旋转,更容易实现。

滚轮本身在受到挤压和碰撞时能承受更大的力,具有优异的可靠性。

耐用的。

吴立给出了一个数据,簧片+吊线OIS耐跌落测试,如果跌落到0次,支撑就会出现微裂纹。

球型可承受0跌落。

为此,OPPO专门找了一家韩国公司来做设计和生产。

吴立忠和同事的这些创新后来成为OPPO申请的专利,在潜望式结构上留下了自己的印记,以区别于业界采用的干簧管方案。

此外,为了降低镜头模组的厚度,OPPO还采用了D-cut工艺,有效压缩镜头的厚度。

“我们还想把它做到超薄、倍增,我们也希望它做到极薄。

外观一定要好,品控一定要到位,这其实就是极简主义的体现。

”吴立忠告诉腾讯《潜望》。

当然,华为是一家以技术见长的公司,后来也有自己的应对之道。

华为终端产业线总裁何刚在P30发布会上表示,“图像性能等产品成熟度满足华为要求,并通过了严格的跌落测试。

”经过10次竞赛,外观执念开始打破,转而与三星电机合作后,从今年4月开始,8个月的时间里,OPPO的10倍混合变焦项目“稳住了”。

李龙嘉告诉腾讯《潜望》。

他和同事优化了5倍光学变焦,将棱镜防抖从一轴改为两轴,并将自动对焦方向水平放置在潜望镜结构中。

为了防止棱镜破裂,本设计在棱镜两侧增加了保护,并进行了纹理处理。

并利用技术手段解决潜望式结构带来的眩光问题。

最终的摄像头模组厚度控制在5.76毫米。

此外,“潜望式结构”比传统方式节省了55%的空间。

再加上独特的“共电机”设计,将超清主摄和长焦摄像头的对焦电机合二为一,节省13%的空间。

额外的空间可以容纳更大的传感器。

这次OPPO Reno 10倍变焦版配备了配备1/2英寸索尼IMX传感器的百万像素主摄像头。

长焦端Reno 10倍变焦版选择了更高像素的摄像头,OPPO这次是做好了充分的准备。

3月23日,OPPO在巴塞罗那宣布了10倍混合光学变焦技术,其中“10倍”是指从广角到长焦的10倍变焦,等效焦距为16mm-mm。

对于这一限制的原因,李龙嘉告诉腾讯《潜望》:“因为这个焦段范围可以真正实现百万像素及以上的成像,所以对用户的拍照体验没有影响。

当然,根据目前的硬件选型,也可以实现更多倍数的变焦。

” 。

这一算法立即遭到华为终端CEO余承东在微信朋友圈质疑:“这不是10倍变焦,根本就没有实现!不应该从广角焦距来计算,没有这样的计算。

”应该从正常的28/27毫米焦距开始计算吧。

”由此可以感受到火药味,不过,看华为终端官网,P30系列同样采用了10倍混合变焦的表述,并且没有像素限制等信息,吴立忠进一步解释道:“ 5x 和 10x 是非常微妙的术语。

5x、8x 或 10x 是与镜头模块进行比较。

这取决于整个模块覆盖的范围。

之前是双摄方案,5x指的是主摄。

今天的10倍方案是三摄方案,参考的是广角。

“OPPO的算法更接近专业摄影师的表达,”《摄影之友》主编刘东指出,“专业。

单反摄影强调焦距范围。

“意见战是为了获得营销优势,能否抢占市场,还是要看产品的综合竞争策略。

两款产品发布后,OPPO以3万元的价格封杀了P30 Pro。

而华为品牌正值鼎盛时期,线下体验店依然火爆,今年华为和OPPO终于在10倍变焦功能上相遇并较量,从长远来看,谁会胜出尚不得而知。

华为倡导灰度进取、狼性进取的企业文化和基因,会更加适应环境,还是OPPO坚持简约诚信、以人为本的文化会更加顽强和生命力?产品与服务的竞争,10倍变焦只是节点(腾讯《潜望》作者:蒲翔,应受访者要求,文中部分人员采用化名)。