手机镜头怎么设计合理手把手带您设计一款手机|广角镜头|影像技术发布会|手机镜头|焦距|相机|长焦

初入摄影圈的小白往往会闹一个笑话，就是问：“为什么不做一支16-300mm的大变焦镜头，再配上F2.8的大光圈。”这样一支镜头就可以满足几乎所有的拍摄需要了。

说的也是，你看我们常见的大三元镜头：15-35mm F2.8、24-70mm F2.8、70-200mm F2.8，都是不超过3倍的光学变焦（例如200÷70≈2.86倍）。变焦倍率实在太低了，想尽量覆盖全焦距，就要3支镜头全买。为什么不生产16-300mm F2.8呢？

简单地说，就是设计生产出来了，您也拿不动，当然也买不起。

这就说明了一个问题，我们需要一支在合理的体积内设计镜头。这就是为什么常用镜头中，恒定最大光圈F2.8的镜头往往光学变焦不超过3倍，而恒定最大光圈F4的镜头光学变焦不超过5倍。而且这类镜头都称不上轻巧。

那么到了寸土寸金的手机中，镜头参与与传感器大小更要为体积妥协。

前几天又有线下听了我的课的同学问了我这样一个问题——现在2倍（50mm）都是手机主摄裁切出来的，是不是会让手机不太适合街拍。

我觉得他可能真正想问的就是，为什么手机不直接设计一个2倍（50mm）镜头，配上1英寸的大底传感器？

原因很简单，假设真的这么设计，那么你手机背后突出的镜头就需要至少1.85厘米。那您的手机什么造型？都能锄地了。

所以在科技进步有革命性突破之前，别管手机还是相机，镜头和传感器的设计都是要受到体积制约的。

今天我们就来思考一下，一起设计出一个合理的手机镜头配置。

是的，聪明如你，今天就会在我的引导之下，设计出一款在当下的最优的手机镜头设计方案。

我们在设计的时候需要遵循几个原则：1、严格控制的体积。2、全面覆盖的焦距。3、当前最优的画质。我也将从这三个方面入手，结合现在我们能看到的传感器，设计一套合理的手机镜头配置。

那么让我们马上进入第一个部分……

严格控制的体积

相比较可换镜头相机，手机的镜头设计可以说是地狱难度的。相机有日常足够奢侈的大三元（F2.8恒定最大光圈变焦镜头），有日常用也足够专业的中三元（F4恒定最大光圈变焦镜头），还有日常够用的入门三剑客（非恒定光圈镜头）。如果不够使了，还有各种大光圈定焦镜头、各种超长焦镜头，以及各种增距镜。

所以长如上图的焦距，相机也是可以达到，并且有极佳效果的。

因为日常一个摄影包就可以把常用镜头装下。而偶尔需要用超长焦镜头的时候，那就偶尔负重一下咯。

但是手机需要把所有常用不常用的焦距都放在那么小的空间里。这就是为什么说手机是地狱难度的。

首先我要给大家简单科普一下镜头焦距的基础知识。方便大家之后进行镜头的设计。

问大家一个问题：为什么1英寸传感器的手机之前主摄焦距都是23mm的？

如果我们认为35mm或者50mm更为重要，为什么不设计为这样的焦距呢？

通常我们说的等效焦距就是等效135相机的焦距，也就是我们常见的全画幅微单的焦距。以50mm标准镜头为例，焦距是50mm，这支镜头的长度就不太可能低于50mm。同理，70-200mm镜头，这支镜头就不太可能比200mm短，也就是不太可能20厘米短。（除非采用折反镜头设计，画质下降明显不做讨论。）

但是如果是ASP-C画幅的镜头，因为APS-C画幅传感器的对角线是全画幅传感器对角线的1/1.5，所以50mm的镜头，最短也要达到50mm÷1.5≈33.3mm，也就是3.33厘米。

全画幅传感器对角线尺寸大概为43mm，1英寸传感器对角线尺寸大概为15.9mm。43÷15.9≈2.7，这就是1英寸传感器等效焦距系数的由来。

这个计算方法很简单，如果1英寸传感器的等效焦距系数是2.7，您想要什么等效焦距，用等效焦距处以2.7就可以得到对应的物理焦距了。您的镜头长度不可能比物理焦距更短，放在手机里就是影响手机的厚度的决定因素。

比如要等效焦距为35mm，那么35mm÷2.7≈12.96mm，也就是1.296厘米。50mm÷2.7≈1.85厘米。镜头就要超过1厘米，这样手机做出来，镜头凸出来的高度就太高了。手机的外观设计不好看，甚至影响其便携性。

这时候我们看看为什么是23mm，23mm÷2.7≈8.52mm，也就是0.852厘米（实际焦距可能有细微差别，比如X100 Ultra主摄实际焦距为8.67mm，×2.7倍等效倍率，等效焦距为23.4mm≈23mm）。手机能放得进去啊！

如果您设计的传感器不到1英寸，比如1/1.3英寸，那么等效焦距除以2.7之后再除以1.3就是物理焦距了。

更小的传感器，意味着镜头的长度也就越小，手机的厚度也就越小。

但想要更长的等效焦距，意味着镜头长度越大，手机的厚度也越大。

往往主摄的镜头长度决定了整个镜头模组的厚度。这就是为什么当手机传感器大到1英寸的时候，配备的镜头就不可能是等效35mm或者50mm的——因为太厚了。

对于长焦镜头来说，等效长焦意味着更长的物理焦距，镜头会非常长，所以业界才普遍采用潜望式长焦。所谓潜望式长焦就是将镜头放倒，用类似潜望镜的设计思路，通过一道反射，让垂直摄入手机的光线，进入手机之后横着走。

这样一来，镜头的长度可以在手机内部横向延伸，避免了增加手机的厚度。这样就算物理焦距稍微长一点——传感器也可以做得大一点。

缺点就是光圈往往做不大。光圈难以做大引发的问题就是因为进光量不够大，所以会影响画质。这就是主摄不会采用这个方式得到更长焦距的原因。

但是相比较没有长焦，画质稍差一点毕竟是可以接受的。何况在画质部分，我们还有提升画质的方法——比如更高的像素。

最后聊聊超广角镜头，这是一颗总被人忽略的镜头，因为超广角镜头的设计难度在广，所以镜头的焦距天然就是短的，镜头天然就是短的。设计难度可以说是最低的。加上好像相比主摄和潜望式长焦镜头来说，使用率低。这就是一直以来超广角镜头被忽视的原因。

“大三元”镜头一共就三颗，真的可以忽略一颗镜头吗？

聪明如你，一定不想这么设计手机镜头。

这就要进入我们文章的下一个部分……

全面覆盖的焦距

既然说到超广角一直被忽视，那么我们就聊聊全面的焦距这个话题。我本人其实并不喜欢使用手机的超广角，甚至有一年我使用vivo X100 Pro旅行拍摄时，回来发现我仅仅拍摄了两张标准广角（23mm，也就是主摄默认）照片，和0张超广角照片。0张！

这么说来，超广角确实不重要咯？

并不是！

前不久我发过一条微博，就是结合我的照片库聊一聊常见的焦距中，到底哪些更为重要。

这里面总结了我将近2000张我常常使用的教学片。因为我从事摄影基础教学，所以拍摄题材几乎覆盖了所有。我可以说是一个非常接近大众正常需求的样本了。在我抛出结论后，很多人也看了自己摄影最常用的焦距和我一致性非常强。

按照我的使用频率，我将其划分为S+极为大量使用、S非常大量使用、A+极为频繁使用、A非常频繁使用、B经常使用。

超广角A级（风光更多，少部分人文，极少部分人像）

标准广角B级（风光更多，部分人文，少部分人像）

一般广角（35mm）A+级（部分风光、人文、部分人像）

标准镜头S+级（部分风光、人文、人像）

中长焦A+级（部分风光、部分人文、人像）

长焦B级（部分风光、动物、极少部分人像、部分人文）

超长焦B级（野生动物、部分风光——日月相关多、部分人文）

超广角

50mm（标准镜头）

按照传统的相机大三元镜头来说，超广角变焦镜头15-35mm F2.8镜头占了一个A级，一个A+级。标准变焦镜头24-70mm F2.8镜头占了一个A+级一个S+级。中长焦变焦镜头70-200mm占了一个A+级。

其中35mm既可以被超广角变焦镜头覆盖，也可以被标准变焦镜头覆盖。

回想一下，10几年来我推荐大家购买器材，尽量覆盖全焦距的推荐方法吧。

如果大三元暂时只买一支镜头，一定要购买24-70mm F2.8。因为这覆盖了35mm和50mm两个最重要的焦距。同时70mm也可以部分满足中长焦的A+级需要（但是这个需要70-200mm才能完全满足）。第二支镜头就一定要购买70-200mm F2.8了。

但是如果您预算富裕，一上来就可以买两支大三元镜头，那么就买超广角变焦和中长焦变焦——15-35mm F2.8和70-200mm F2.8。这样广角和长焦都比24-70mm F2.8更强。

其中50mm的这个最重要焦距的缺失，完全可以用一支定焦镜头来更好地满足。因为定焦镜头有更小巧的体积和重量，更大的最大光圈，意味着更好的画质。价格也不贵！

我的老粉明白，这是我一直以来的推荐，也是我日常的镜头配置。

那么将其放在手机镜头设计中。如果超广角镜头被忽视，就无法提供一个好的超广角画质，让其使用率大大降低。这就等于放弃了一个A级的使用场景。

所以不是我不愿意用超广角，而是之前手机对于超广角的忽视，让我不喜欢用手机的超广角而已。

比如星空的拍摄。我拍摄星空类的照片，不管是星空、银河还是星轨等等，都喜欢用相机的超广角拍摄。

我也不止一次说过，手机的超广角是无法拍摄星空的——画质太差。而星空就是一个考验拍摄器材画质的极端场景。

所以这些年手机拍摄星空，我只能用主摄拍摄。

星空的广，就完全体现不出来。

摄影不止在白天，如果一支镜头的暗光变现很糟糕，就等于瘸了一条腿。

超广角确实多年前手机就都基本有了，但是真的称得上全面覆盖吗？

是的，当主摄已经几乎就是相机水平，潜望式长焦已经有了2亿像素有了长足进步的时候，回过头我们看一看，超广角镜头确实要提升了。

聪明如你，在设计手机镜头的时候，一定要弥补我的遗憾。

这时候我们脑海中可能就会在两种方案中纠结。

方案一：一个一般的超广角、一个很强的主摄、一个很强的潜望式长焦。这是很多厂商传统的做法。

方案二：一个很强的超广角、一个足够强的主摄，一个很强的潜望式长焦。

什么叫足够强的主摄？与很强的主摄区别在哪呢？我们继续分析。

当你采用1英寸主摄+等效23mm镜头的时候，你就有了很强的主摄。但很大的镜头模组必须挤占超广角的生存空间，所以超广角就被限制了。简单说，我拍不了超广角星空在目前技术水平下就只能怪这件事儿。

足够强的主摄就是如果我不用1英寸传感器，那么我的镜头就没那么胖，但是在镜头长度方面，我可以继续保持。这样可能就能配置到等效焦距更长的镜头，比如等效焦距直接达到35mm。

因为24mm这个标准广角焦距，在我的评级中无非就是一个B级的作用。

为什么我们要用标准广角这个仅仅是经常使用的焦距作为主摄的起跳焦距呢？

而A+级的35mm需要裁切，S+级的50mm需要更大的裁切。

聪明如你，已经开始考虑如果采用目前常见的也经过考验的1/1.3英寸传感器，就可以直接配35mm镜头了。

如果加上视频的拍摄，显然视频拍摄相比静态照片来说，表达大场景时会更多。我甚少讨论视频拍摄，但是对于手机的镜头设计，必然不能只考虑静态影像。这时候需要更强超广角的砝码又多了一个。

vivo X200 Pro拍摄于北海道

聪明如你，是不是已经开始倾向于等效35mm+1/1.3英寸传感器组合了？但是稍稍有点顾虑——画质。

接下来，我们来分析一下画质表现的可能性。

当前最优的画质

我们先说说35mm。首先35mm是一个A+级的焦距，使用频率可以说是极为频繁使用。那么对于摄影师或者非专业用户来说，打开手机摄像头直接就是一个相比23mm常用得多的视角。

35mm相比23mm有着明显的更符合人眼透视效果的视觉感受。相比23mm来说，摄影师更愿意一打开相机就是35mm的视角。而对于非专业用户来说，这会引导他们使用更合适的视角。因为我真的发现，大多数非专业用户，打开手机拍摄，压根不怎么调节焦距。所以这样好的引导不仅仅是重要的，而且是必要的。

有的人可能会说，现在手机设置里面有打开手机默认的视角，可以选择23mm、28mm、35mm。是的，但是反问一句，多少人设置过？如果大家都不知道可以设置，然后直接给用户更合适的视角这个方案更好。如果您知道这个设置，那么在35mm作为主摄视角的时候，这个设置的选项可能是35mm、50mm这两个最常用的焦距作为选项了。

那么画质上等效35mm+1/1.3英寸传感器打得过传统的等效23mm+1英寸传感器吗？

实测数据显示，等效35mm+1/1.3英寸传感器直出画质相比等效23mm+1英寸传感器方案，有效像素利用率提升131%。

如果对于这个数字没有概念，我们可以具体到两个已经发布的手机产品型号上。

vivo X100 Ultra，人称灭霸。采用了等效23mm+1英寸传感器。有着目前最佳的主摄画质。

vivo X200 Pro，采用了23mm+1/1.3英寸传感器。经过很多媒体——包括我的评测，画质几乎等同于vivo X100 Ultra的主摄画质。

原因是多方面的，最主要的原因就是结合新传感器，新的算法的提升，可以让小一点的传感器与老的传感器水平相当。

算法是不断进步的，算法的进步最直接就是带来画质的提升。这就是为什么数码产品买新不买旧的原因。

那么X200 Pro已经可以非常接近X100 Ultra的主摄画质表现了。那么这颗表现优异的传感器直接配上等效35mm镜头再和X100 Ultra的等效23mm主摄裁切到35mm比较呢？

我再重复一下“实测数据显示，等效35mm+1/1.3英寸传感器直出画质相比等效23mm+1英寸传感器方案，有效像素利用率提升131%。”是不是有了一些切实的体会了？

要知道更多的像素，也是提升画质的直接手段。这也是为什么当潜望式长焦配上了2亿像素级别的传感器，画质提升是非常显著的。

那么在最常用的35mm和50mm，有没有信心你设计的等效35mm+1/1.3英寸传感器会有更好的画质表现呢？

这时候我们会发现，手机似乎就有空间给我们一个很强的超广角镜头了——比如也采用1/1.3这个广受好评的传感器的超广角镜头。