小米 14 Pro 也用可变光圈，是噱头还是真有用？

在上周四发布的小米 14 Pro 上，小米并没有继续沿用小米 13 Pro 上的一英寸 IMX989 图像传感器，而是选择了和小米 14 相同的 1/1.31 英寸的光影猎人 900。此外为了和小米 14 做出区分，小米 14 Pro 这次采用了更大的 F1.42 光圈，并且还加入了可变光圈的结构。在此前的小米 13 Ultra 上，小米就首次采用了可变光圈的设计，包括华为从去年的华为 Mate 50 系列开始，也一直持续在旗下的旗舰机型上搭载可变光圈结构。那么手机上采用可变光圈有何作用呢？这次小米 14 Pro 上的可变光圈和此前其他手机上的可变光圈又有何不同呢？

在回答这个问题前，我们不妨先简述一下光圈的作用。对摄影有了解的朋友都知道，光圈是镜头中用以控制镜头孔径大小的部件，它可以控制景深、镜头成像素质、以及和快门协同控制进光量。

光圈的大小通常用 f 值表示，光圈 f 值 = 镜头的焦距除以光圈口径。简单而言，f 值越小光圈就越大，单位时间的进光量也越大，f 值越大光圈就越小，单位时间的进光量也就越小。正因为光圈可以控制进光量，所以在曝光中越大的光圈就可以与越快的快门速度组合，获得与小光圈慢快门相同的曝光值，这也是大光圈镜头又被称为高速镜头的原因。同时在暗光环境下，大光圈也可以在相同的快门速度下以更低的 ISO 进行拍摄，以获取更大的信噪比，也就是我们所说的画质越好。

但在某些需要慢速快门的情况下，例如拍摄车流、光轨等极长曝光时间的题材时，大光圈反倒会因为进光量太大导致过曝，此时更小的光圈有助于延长曝光时间以获得更好的拍摄效果。

光圈对景深的影响同样是显而易见的。在相同情况下，使用大光圈镜头所拍摄的画面会具有比小光圈镜头更浅的景深，也就是我们所说的虚化效果越强。不过也并不是任何时候我们都需要浅景深的效果，例如拍摄合照或风光照等需要画面中前后位置都成像清晰时，就应该用小光圈以获得更深的景深。

光圈的另一个重要作用，控制镜头的成像素质常常为我们所忽略。为什么光圈还能控制镜头成像素质呢？因为现实中的镜头并不是理想镜头，它会存在诸多像差，也就是实际成像与根据单透镜理论确定的理想成像的偏离。一般我们所说的像差主要有球面像差、 彗形像差、 像散、 场曲、 畸变五种，光圈的大小主要影响的是球差和彗差。在缩小光圈的情况下，可以让光线尽量从成像素质更好的镜组中心区域通过，减轻离轴光线对成像的负面影响，以减小球差和彗差。

根据镜头本身的素质不同，缩小光圈带来的减小像差的收益也不相同。部分高素质镜头在最大光圈下就拥有极佳的成像素质，缩小光圈并不能带来太大的成像提升。而一些低素质镜头，在缩小光圈的情况下，甚至能在一定程度上媲美某些高素质镜头。

不过一味缩小光圈并不可取，因为除了影响像差外，光圈的大小还会影响衍射效应。“衍射现象”是画质降低的原因之一，它是光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象。在摄影方面，当光圈小于一定值后，衍射现象会更明显，因此会造成图像分辨力降低，画质锐度不足。这种现象会随着缩小光圈而变得更加的显著。

正因为光圈大小同时会影响像差与衍射，抑制像差需要缩小光圈，抑制衍射需要增大光圈，所以在摄影中有一种说法叫做最佳光圈，用来描述镜头在某个光圈范围内能获得其最佳的成像画质。

通过我们上面的介绍，我们可以知道光圈并不是一味的越大越好，在摄影中我们经常要根据实际的需要来调整光圈的大小。但是这一般描述的都是相机摄影的场景而非手机摄影，为什么呢？归根结底是手机的传感器尺寸和整个光学系统的尺寸都太小了，所以对于手机摄影而言，其最根本的问题是进光量不足，而要提升进光量就要增大传感器尺寸和光圈，这也是手机摄影过去二十年一直在做的事。

而可变光圈某种程度上应该说是可缩小的光圈，因为光圈可不可变并不影响镜头的最大光圈值，并且增加额外的可变光圈结构还会影响有限空间内光学系统的堆叠，使光学设计更为复杂。在缩小光圈对于手机摄影并没有明显好处的情况下，手机普遍采用固定光圈结构也就是理所当然的事了。

例如最早采用可变光圈的诺基亚，其曾经在 N86 的时候采用过三档可变光圈，当时为了节约体积采用了电子滤镜的结构，但因为是三档光圈所以体积还是很大。后来诺基亚发现小光圈因为衍射问题所以并不会提升画质，所以在后来的 N8-00 、808 PureView 以及 Lumia 1020 中都放弃了这个占空间且让结构更复杂的设计。

包括后来的 OPPO R17 Pro、三星 S9、S10 系列，它们当时采用的都是 F1.5/2.4 两档可变光圈结构，在 F1.5 的激进大光圈下会存在明显的像差进而严重影响画质，此时通过缩小光圈到 F2.4 确实可以减轻像差提高成像质量。但是这里有一点是，做大光圈并不是毫无顾忌地将通光孔径开大，一个镜头的最大光圈本来就是在尽量兼顾画质下的取值，如果给一个画质崩坏的超大光圈加可变光圈组合，不如直接做一个更高画质的较小光圈。所以后来 OPPO、三星也都放弃了可变光圈，转而在镜头的成像素质上做打磨。

不过随着最近一两年手机图像传感器尺寸来到一英寸，可变光圈在手机上的实际应用价值又有所变化。过去因为传感器尺寸小加上手机镜头本身成像素质有限，缩小光圈对手机摄影而言是弊大于利，而所谓获得深景深、长曝光等作用也可以通过多帧合成、流光快门等计算摄影实现。那当传感器尺寸到达一英寸后，大光圈的虚化效果会更明显，在没有景深合成等计算摄影的干预下，想要拍出极深景深的画面就非常困难。而这其实就是小米在发布小米 13 Ultra，首次尝试可变光圈时同步推出的街拍模式的应用场景。

在极快速的抓拍下，镜头甚至来不及完成对焦动作，也没有充足的时间留给计算摄影，那么缩小光圈，在可能牺牲画质的情况下优先确保画面合焦，以此提升拍摄的成功率就是切实可行的。仔细看小米当时介绍街拍模式时使用的样张，可以发现它们都是在 F4.0 的光圈下拍摄的。理论上如果用 F1.9 确实可以提升信噪比，但因为是盲拍，如果焦点并没有对在想要拍摄的物体上导致虚焦，那么即使画面信噪比再高也没有用。

过去是因为手机的光学系统在快速盲拍下画质难以令人满意，所以大部分用户都不会去采取这样的拍摄方式。而当手机影像的画质进步到能够支撑这种拍摄需求时，可变光圈也在这里找到了它的用武之地。

那回到小米 14 Pro 上，之前在小米 13 Ultra 上所采用的第一代可变光圈是只有两个固定挡位，要么 F1.9 要么 F4.0，没有任何步进调节。同期华为所采用的可变光圈是四档光圈，可以以 1/3 档进行步进调节（所以华为将其宣传为十档可变光圈，实际应为十级可变）。而小米 14 Pro 这一次，在传感器尺寸缩小连带整个光学系统缩小的情况下，实现了 F1.42-4.0 的超大光圈无极调节。

无极可变光圈的优势自然是可以实现更精细化的调整，并且使曝光的变化更加顺滑。其中精细化的调整实际应用中优势并不明显，重点还是在视频拍摄中可以顺滑的改变曝光。因为在视频拍摄中，我们常常会固定某个快门速度以获取一致的运动模糊和规避频闪，如果在拍摄过程中改变光圈，一般的 1/3 步进式调节会导致画面曝光出现突变。无极可变光圈可以让曝光的改变更加平顺，画面的观感更加舒适。

整体来看我觉得可变光圈在手机上的应用需求并不大，常说的扩大景深效果可以用景深合成实现，近摄减轻边缘画质衰减也可以用 2x、3x 缩放应对。正因为使用需求不明显，增加可变光圈的结构还会挤占手机光学系统有限的空间，增加整体设计的复杂度，所以早期尝试过可变光圈的厂商都没有坚持下来。而小米最近的两款可变光圈机型 13 Ulta 和 14 Pro，看得出来小米还是有去设想可变光圈实际的应用场景，总算是让可变光圈不那么噱头。你觉得手机上有必要用可变光圈吗？欢迎在评论区分享你的看法。