从光圈的变化看到手机影像的更多可能
与固定光圈相比，可变光圈为智能手机成像系统增加了一个光学控制的选择：即根据不同场景，通过动态调整镜头开口以控制进光量和虚化，并进一步影响到曝光、对焦、噪点、清晰度及运动渲染等多个方面。
但是，可变光圈的价值并不只取决于其硬件本身。它能否被真正转化为有效的图像质量提升，还取决于光学系统、曝光控制、自动对焦、图像处理及计算摄影之间的协同。与此同时，系统能否根据不同场景合理地选择和管理光圈，也最终决定了这项技术的潜力能否真正带来用户体验的显著改善。
多年来，DXOMARK持续评估搭载可变光圈的智能手机，并基于丰富的测试经验，建立了专门的测试方法与实验室配置，能够精准评估可变光圈带来的具体优势、局限性和其中的权衡取舍，并持续帮助制造商和影像生态系统参与者测量、评估和优化该项技术。
本文将结合具体案例，进一步探讨可变光圈对图像与视频质量产生的影响，以及软硬件的协同如何将智能手机可变光圈的潜力转化为了可量化的实际表现。
智能手机可变光圈究竟能为用户带来什么?
01 | 景深控制——可变光圈最直观的优势之一
可变光圈最直观的优势之一,就是能够灵活调节景深。 缩小光圈可以增加景深,让处于不同距离的多个主体都能保持清晰。这对于合影或近距离拍摄尤为实用，尤其是在被摄对象不处于同一对焦平面时,效果更加明显。 在光线充足的环境下,这一点尤其重要:相机可以适当收小光圈,从而达到让多个主体保持清晰的目的。
相比之下，固定大光圈的智能手机有时难以兼顾不同距离的主体，容易出现前景清晰、背景主体模糊的情况。虽然计算摄影一定程度上能够进行补偿，但软件的处理并不能完全复现由直接调整光圈所带来的光学效果，反而可能产生很不自然的结果。多人摄影是检验可变光圈实际价值的重要场景之一。
02 | 自动对焦——光圈变化可以提升自动对焦的稳定性
当光圈缩小时，景深增大，这让对焦系统对于细微对焦误差的容忍度也随之提高。这意味着，在复杂场景或多个主体处于不同距离时，可变光圈有可能帮助相机获得更加稳定、一致的对焦结果。
以华为Pura 80 Ultra为例，其光学系统与图像处理链路的协同，造就了出色的自动对焦表现，并成为它的重要优势之一。在DXOMARK的测试中，该设备在自动对焦清晰度和响应速度方面取得了很好的成绩。光圈并不是一个孤立的光学参数，它其实会与整个相机系统 (包括对焦等) 产生关联。
自动对焦测试主要关注对焦准确度、对焦重复性、拍摄延迟时间以及虚化。拍摄延迟是指用户按下快门按钮到实际完成拍摄之间的时间差，其中包括对焦速度，以及设备能否在正确时机完成拍摄的能力，即所谓的“零快门延迟” (Zero Shutter Lag) 能力。较浅的虚化对于单人肖像或近距离拍摄而言可能带来更具吸引力的效果，但在某些特定场景下，例如多人合影，也可能成为问题。因此，这两种情况都会纳入测试。此外，我们还会在所有真实场景拍摄的图像中评估对焦准确度，测试范围涵盖从无限远到近距离主体，以及从低光环境到户外环境等不同条件。
03 | 低光环境——光圈变化带来清晰度和曝光控制的提升
不同光线条件下，光圈也需要“做出选择”。可变光圈的另一项重要价值，就是让相机能够更加灵活地适应不同的光照环境。
在明亮场景中，缩小光圈不仅可以控制到达传感器的进光量，还能够增大景深以减少部分的光学像差，并改善画面边缘的清晰度。而进入低光环境后，逻辑则有所不同：打开光圈能够让更多光子进入传感器，可以在不过度依赖增益或过长曝光时间的情况下，帮助相机维持图像的质量。
从明亮到低光环境，可变光圈不仅提升了画质，也赋予了成像系统随场景而调整成像策略的能力。
04 | 视频中的闪烁问题——光圈变化可以减少人工光源所带来的闪烁
除了静态图像，可变光圈在视频拍摄中也有值得关注的应用。
现代智能手机在明亮场景下录制视频时，往往会采用较短的曝光时间，以减少运动模糊并提升画面的清晰度。但这个策略可能与部分人工LED光源的工作方式产生冲突。许多LED灯并不是持续稳定发光，而是通过电子控制快速地开启和关闭光源，例如脉宽调制 (PWM) 或交流电电频率循环。当相机以较短曝光时间去捕捉这些光源时，就可能在视频中形成可见的闪烁或条纹。
不过，可变光圈提供了另一种解决思路 —— 即通过缩小光圈以减少进光量，从而使得相机可以使用更长的曝光时间，以更好平均LED光源的明暗变化，显著降低甚至消除视频中的闪烁。与此同时，这种方式也能够减少对极端快门速度的依赖，并帮助和保持更加符合电影拍摄习惯的快门规则，例如30 fps下采用的1/60秒的180°快门。
换句话说，可变光圈不仅影响“画面有多亮”，也可能影响视频最终呈现的质感。
单靠硬件还远远不够
仅有硬件，并不足以发挥可变光圈的全部价值。原因在于，可变光圈并不是一个独立工作的硬件模块。它真正的表现，需要依赖完整的成像链路协同，包括光圈选择、曝光控制、自动对焦、HDR、降噪、锐化以及计算摄影等等。
小米13 Ultra就是一个典型例子。搭载可变光圈并不意味着系统能够自动获得最佳的画质。相机还需要判断什么时候应该打开或关闭光圈，以及光圈发生变化后，其他成像参数应该如何同步调整。
例如：
● 对虚化有利的光圈设置，可能并不是控制噪点或曝光的最佳选择
● 有助于减少视频闪烁的设置，也有可能影响运动呈现
● 光圈变化还可能进一步影响自动对焦行为以及最终的图像质量
所以，评价可变光圈，不能只看它的机械结构或光学参数。真正需要评估的是：硬件能力能否通过软件调校，被有效转化为可感知、可测量的图像质量提升。
制造商的权衡
如果可变光圈能够带来这么多优势，为什么它还没有成为所有旗舰手机的标配呢？
除了成像收益，可变光圈也带来了实际且巨大的工程挑战：
● 增加机械和光学组件会带来更高的成本
● 更复杂的结构会增加制造和可靠性方面的要求
● 额外的组件也需要占用宝贵的机身内部空间
因此，目前这项技术仍主要应用于高端的智能手机之中。不过，随着智能手机影像系统不断升级，以及用户对更高图像质量的需求持续增长，可变光圈在下一代旗舰产品中的应用仍值得关注。
从“拥有技术”到“验证效果”DXOMARK的测试也在同步升级
可变光圈所体现的，其实是整个智能手机影像行业正在面临的一个广泛的问题：当成像系统越来越复杂，新的硬件能力也会带来新的使用场景和新的画质权衡。因此，测试方法也需要随技术的发展不断演进。
在DXOMARK，我们将成熟的图像质量测试方法与针对特定技术设计的实验室环境相结合，尽可能将新硬件所带来的具体优势和局限性分离出来，并进行量化。对于可变光圈而言，这意味着需要在那些能够真正体现其光学优势的场景中进行测试。
这种受控测试能够为制造商提供可重复、可量化的结果，帮助其进一步理解硬件设计和软件调校对于最终图像质量所产生的影响。
(1) 多人合影：测试景深控制能力
在实验室中，我们可以重现真实的多人合影场景，让不同主体处于距离相机不同的位置。通过测量不同焦平面上的清晰度和面部细节保留程度，可以量化相机在整个场景中维持清晰度和对焦的能力。
(2) 极低光：使用MLS测量不同光圈的影响
极低光环境是可变光圈能够发挥优势的另一类场景。DXOMARK的多光谱照明系统 (Multispectral Lighting System, MLS) 能够精准、自动地重现极端低光环境，并提供全面的光照控制。在这样的受控环境下，我们可以分析不同光圈设置对于曝光、噪点、纹理以及色彩呈现的影响，同时研究相机曝光策略与可变光圈之间的相互作用。
(3) 人工光源：在受控条件下测试视频闪烁
对于LED等人工光源造成的闪烁，也可以通过实验室环境进行可重复的测试。DXOMARK的MLS能够独立控制多个照明面板，重现混合、动态的照明环境，并精准控制产生闪烁的条件。这样，我们就能够让不同相机系统面对完全相同的光照环境，并比较其对闪烁的处理能力。测试结果可以进一步帮助判断：可变光圈是否真正发挥了减少可见闪烁的作用，以及有与没有可变光圈设备之间的不同。
从光学创新，到可量化的图像质量。可变光圈的潜在价值覆盖多个维度：从虚化和自动对焦，到曝光控制、低光表现以及视频闪烁。但这些优势并不会仅仅因为加入了可变光圈硬件而自动出现。硬件能力、软件调校以及具体使用场景之间的协同，才决定了这项技术最终能够为用户带来多少实际价值。这也是客观图像质量评估的重要意义所在。
通过受控实验室测量、真实场景测试以及感知分析，DXOMARK可以帮助制造商：
● 识别新硬件真正带来的图像质量优势
● 量化不同使用场景下的性能提升
● 理解硬件与软件之间的权衡
● 对不同技术方案进行基准测试
● 优化相机与ISP调校
● 验证新技术是否真正改善最终用户体验
凭借超过20年的图像质量专业经验，以及专业实验室设备、客观测量和真实场景感知评估，DXOMARK持续将测试能力拓展至新兴影像技术和新的应用场景。从技术创新到可量化的图像质量表现，客观测试是连接两者的重要环节。