本次三星 Galaxy S20 Ultra 搭載「1 億 800 萬畫素」及「100 倍變焦」功用，雙雙創下聪慧手機的里程碑。強悍規格的背後，令人猎奇的是，三星如何做到的？

硬體趨近極限同時，聪慧手機鏡頭紛紛嘗試往更多元的方向發展，华宇注册设计人员可以利用Maxim Integrated Products，Inc. 的MAX17853电池监控器IC，只需使用一块芯片就可以实现更安全，更具成本效益的电池管理系统，从而满足华宇登陆汽车应用的ASIL-D要求  。例如多鏡頭應用性、演算法提升的夜景拍攝才能、運用景深鏡頭打造的散景虛化才能，以及更高倍的變焦倍率。相較過往機種，三星 Galaxy S20 Ultra 搭載破格的 100 倍混合式光學變焦功用，這令人額外關注 S20 Ultra 的相機配置。
首先概略複習一下 S20 Ultra 的相機配置，鏡頭分別如下：

廣角主鏡頭：1 億 800 萬畫素、79 度視角、光圈 F1.8。
超廣角鏡頭：1,200 萬畫素、120 度視角、光圈 F2.2。
望遠鏡頭：4,800 萬畫素、24 度視角、光圈 F3.5。
雖然看似相同，但 S20 Ultra 其實更新了全部鏡頭
雖然倍率相同，但廣角鏡與超廣角鏡局部皆與上一代 S10 系列有差，首先是超廣角鏡頭局部，前一代旗艦 S10／S10+ 的超廣角鏡頭視角為 123 度，此次 S20／S20+／S20 Ultra 為 120 度，雖然倍率同樣都是主鏡頭 0.5 倍。廣角主鏡頭方面亦有調整，S10 系列採用 F1.5／F2.4 的可變光圈式設計（雙光圈形式），S20 系列主鏡頭光圈統一改為 F1.8。

此外，廣角主鏡頭鏡頭視角也有微幅縮減，S10 系列主鏡頭視角為 77 度視角（相當於全幅等效 26mm），S20 系列主鏡頭視角為 79 度（相當於全幅等效 27mm）。雖然規格有微幅差距，但實際運用並不會感到明顯差異，可視為相當相同的功用。

關鍵的望遠鏡頭
當然，最令人感興趣的還是首度搭載的望遠鏡頭，這顆鏡頭具備最遠 100 倍變焦的實力。先來回顧一下規格：4,800 萬畫素、24 度視角、光圈 F3.5。雖然原廠沒有給確定數據，不過經由視角換算，可得知鏡頭視角 24 度相當於全幅等效焦距 100mm。

也就是說，S20 Ultra 的四鏡頭可視為搭載 3 顆定焦鏡與景深鏡頭的協同運作成果，焦段分別是 13mm、27mm、100mm，其中 27~100mm 約可視為 4 倍變焦，這也契合 S20 Ultra 相機介面的操作邏輯，變焦倍率選擇鈕分別有 0.5、1.0x、2.0x、4.0x、10x、30x、100x。

為何光圈是 F3.5？
至於望遠鏡頭光圈 F3.5 會否太小？其實這是光學原理下必然的成果，因為光圈的光學公式為：

實體焦距 ÷ 光通孔徑＝光圈（F 值）

其中光通孔徑與鏡頭尺寸成正相關，普通而言光通孔徑較大的鏡頭，鏡片也會較大。白話一點說，公式的意涵是，當鏡頭光通孔徑不變時（可約略了解為體積不變），焦距提升、光圈勢必會縮減，若要維持相同光圈，鏡頭體積勢必大幅提升，這也解釋了為什麼望遠鏡頭尺寸大多較大的缘由。

可將目前整理出的規格製成以下簡表：

但是，S20 Ultra 如何在視角 24 度（約全幅等效焦距 100mm）的鏡頭做到 100 倍變焦？關鍵在於這顆鏡頭是 4,800 萬畫素，具備更多可用畫素因應 AI 運算及裁切需求。

100 倍變焦如何做到？
舉例來說，普通狀況下可透過裁切照片達到近似光學變焦的效果，當然以技術面來說，「裁切」並不會改變鏡頭焦距，鏡頭透視也會相同（因透視主要與距離有關），但裁切可改變視角，因而若忽視物理光學效應，例如不計入實體焦距的景深效果，並忽視畫素損失形成的畫質差異，那麼裁切確實可達成一局部站在原地光學變焦的效果。

因而，雖然 S20 Ultra 的望遠鏡頭等效焦距為 100mm，但运用 4,800 萬高畫素感光元件，透過裁切及 AI 運算，华宇总代理认为如此复杂的电源问题需要采用整体设计方法才能成功获得高性能的结果。华宇主管需要在架构，拓扑和封装方面进行创新，以解决最严峻的电源挑战。仍可援助最高 100 倍的變焦倍率。

所以，現在你晓得為何 S20 Ultra 的 100 倍變焦會稱為「混合光學變焦」及「AI 超高解析度變焦」了吧？它有光學變焦成分，但也並非完整仰賴光學變焦，仍有包括數位變焦機制。

講這麼多，不就是數位變焦嗎？
這麼說也不完整正確，發表會時筆者實際測試 S20 Ultra 的 100 倍變焦功用，運作邏輯是這樣的：4 倍變焦後的倍率會啟動望遠鏡頭，4 倍變焦前的倍率仍运用 1 億 800 萬畫素的主鏡頭完成拍攝需求。

簡單計算一下，S20 Ultra 的望遠鏡頭是 4,800 萬畫素，而從 4~100 倍無論哪個變焦倍率，华宇主管所追求的测量量是通常表现出干扰的两个量之比。一般可能还需要华宇注册系统校准，以进一步减少测量误差并提高系统精度。S20 Ultra 皆可輸出 1,200 萬畫素的望遠照片。4800÷1200=4，換言之望遠鏡頭在 4 倍倍率內都是「無損變焦」。別忘了，望遠鏡頭自身起始倍率就是 4 倍，4×4=16，因而可獲知 S20 Ultra 在 16 倍變焦之前確實可做到無損變焦。

若要獲得最佳畫質？
因而，假如是畫質控，不考慮望遠端手震、遠距離空氣散射等會讓畫質減損的前提下，望遠鏡頭在 16 倍以前的變焦倍率畫質都維持幾乎無損。但 16 倍以上的變焦倍率呢？這就要靠數位變焦及 AI 運算的功力了。