拍攝效果作為目前手機(jī)的重要指標(biāo)之一，已成為手機(jī)的必爭之地，蘋果與三星多年以來在最佳拍照手機(jī)的爭奪上日益焦灼。從iPhone4S采用800萬像素后置攝像頭開始，蘋果在這一領(lǐng)域領(lǐng)先多年。當(dāng)安卓達(dá)到了驚人的2070萬像素，卻仍在成像效果上無法匹敵iPhone“僅有”800萬像素?cái)z像頭時(shí)，大家終于認(rèn)識到影響手機(jī)拍照質(zhì)量的不僅僅是像素。除了像素之外，影響成像質(zhì)量的還有傳感器、鏡頭素質(zhì)還有軟件算法。三星在過去幾年一直在默默的提升軟硬件實(shí)力，隨著S6/S6Edge及后續(xù)機(jī)型的推出，終于在拍照上搬回一城。
像素的迷信
人們對像素等于拍照質(zhì)量的誤解是有一定歷史原因的，當(dāng)手機(jī)和PDA上剛剛出現(xiàn)攝像頭的時(shí)候，只有區(qū)區(qū)30萬像素，成像質(zhì)量確實(shí)比較糟糕。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，手機(jī)像素一路飆升到夸張的4100萬像素（諾基亞808），筆者認(rèn)為其中有兩個(gè)比較明顯的跨越式發(fā)展，第一個(gè)是30-130萬跨越到320-500萬像素，這基本上是一個(gè)從“無”到有的過程，手機(jī)拍照成為了真正有實(shí)用意義的功能，但此時(shí)的拍照效果仍差強(qiáng)人意，隨身攝影仍是卡片相機(jī)的天下。第二個(gè)跨越是從500萬跨越到800-1300萬，手機(jī)拍攝效果進(jìn)一步提升，以iPhone為代表，在很多場景中手機(jī)已經(jīng)可以取代卡片相機(jī)。在這兩個(gè)跨越中，像素的提升起到了很大的作用，因此才給廣大用戶留下了一種高像素=高畫質(zhì)的錯誤印象，比如索尼的Z3，擁有2070萬像素的攝像頭，但實(shí)際的拍照質(zhì)量卻……當(dāng)然，我們并不是說高像素沒什么用，高像素確實(shí)會帶來更好的解析力、更多的細(xì)節(jié)和更大的圖像尺寸，這在Note5與iPhone6的對比中盡顯無疑。但畫質(zhì)的好壞不是由單一因素決定，而是由像素、傳感器面積、鏡頭、后期算法共同決定的，下面就繼續(xù)來探究其他幾個(gè)因素對成像質(zhì)量的影響。
傳感器面積
我們都知道，無論數(shù)碼相機(jī)還是手機(jī)，決定成像質(zhì)量最為重要的一部分就是感光元件，感光元件主要有兩種，CCD和CMOS。其中CCD在在成像質(zhì)量更佳，但工藝復(fù)雜成本高，耗電也高于CMOS，并不適合在移動設(shè)備上使用，除了早期夏普的一些機(jī)型，已經(jīng)很少能見到采用CCD傳感器的手機(jī)了。昨天的文章中，我們已經(jīng)詳細(xì)的解讀了傳感器面積與畫質(zhì)之間的關(guān)系了，詳情請點(diǎn)擊《問世間CMOS，μm為何物》簡單的說就是：單位像素面積越大，成像效果越好。但在同等像素?cái)?shù)目下，單位像素面積越大，感光元件的面積和厚度就越大，所以傳感器面積并不是越大越好。因此各大手機(jī)廠商都在像素、傳感器體積和畫質(zhì)之間尋找一個(gè)合適的平衡點(diǎn)。
鏡頭組的秘密
對于手機(jī)攝像頭通常有兩個(gè)比較重要的參數(shù)——光圈和廣角。其中廣角與焦距成反比，廣角越大，焦距越短。而焦距與鏡頭厚度成正比，即焦距越短，鏡頭模組厚度越小。所以大廣角除了能帶來更廣的視角更大的拍攝視野外，還能降低鏡頭模組的厚度。但越是大廣角的鏡頭，光學(xué)設(shè)計(jì)就越復(fù)雜，需要采用非球面鏡片和高折射率的玻璃來糾正畸變和像差。因此手機(jī)上常見的廣角多為35-28mm，用戶對此無需做太多的糾結(jié)。
除了焦距之外，另外一個(gè)比較重要的指標(biāo)就是光圈了。與相機(jī)的鏡頭類似，光圈數(shù)值越小，則光圈較大。由于體積和硬件結(jié)構(gòu)的限制，手機(jī)鏡頭的光圈都是固定的。如果其他條件相同，則光圈越大，可以達(dá)到傳感器的光線也就越多。在弱光環(huán)境下，大光圈的畫面亮度也就更高。目前拍照比較好的手機(jī)光圈一般都達(dá)到了F/2.4以上。
除了夜拍效果更好之外，大光圈的意義還在于更大的進(jìn)光量可以提高快門速度。我們舉個(gè)例子，拍攝同一張照片，需要一個(gè)固定數(shù)值的進(jìn)光量，用大光圈的鏡頭，我們以1/22秒的速度就能完成拍攝。而小光圈的鏡頭，想得到同樣的進(jìn)光量，就要延長曝光時(shí)間，在這個(gè)過程中如果您的手不小心抖了一下，那么不好意思，照片花掉了。更快的快門速度，更快的抓拍速度，這也真是大光圈的另一大意義所在。
數(shù)碼相機(jī)的鏡頭是由多片鏡片共同組成的，根據(jù)功能和作用又會分為不同的鏡頭組，我們舉一個(gè)例子，一個(gè)鏡頭有7組11枚鏡片，既這款鏡頭共有9枚鏡片，這9枚鏡片又分為7個(gè)鏡頭組。現(xiàn)在手機(jī)的鏡頭組通常為4片、5片或6片，其中5片通常標(biāo)為5P，6片則為6P。采用5P或6P鏡頭的機(jī)型往往會被廠商拿來當(dāng)宣傳噱頭。理論上由于不同的廠商、不同的產(chǎn)品采用的技術(shù)是不同的，因此不能單純以鏡片數(shù)和鏡頭組來判斷鏡頭的素質(zhì)。
除了鏡片數(shù)之外，鏡片的材質(zhì)也很重要，鏡片通常分為玻璃與塑料兩類，玻璃的透光率更佳、光學(xué)性能更好，成像質(zhì)量上有更大優(yōu)勢。但玻璃透鏡的成本較高，可塑形能力也沒有塑料強(qiáng)，因此除中高端機(jī)型或一些以拍照為主打功能的手機(jī)外，不少手機(jī)采用了成本相對低廉的塑料鏡片組。
而商家在宣傳中的的藍(lán)寶石、大猩猩玻璃鏡頭，大多數(shù)上只是鏡頭的“保護(hù)玻璃”，表層材質(zhì)的硬度只決定了鏡頭抗磨損能力，對畫質(zhì)并沒有提升作用。比如iPhone6采用的藍(lán)寶石鏡頭，實(shí)際上只有最外層的保護(hù)玻璃為藍(lán)寶石材質(zhì)。
軟件算法的重要性
除了硬件上這些影響外，廠商對相機(jī)的的優(yōu)化，也就是相機(jī)的算法，對于成像質(zhì)量來說也是非常重要的。索尼作為目前最重要的手機(jī)攝像頭生產(chǎn)商，為多家手機(jī)制造商提供攝像頭，被廣泛的應(yīng)用于包括蘋果、三星、華為、小米等諸多廠商，但采用同一型號攝像頭的不同機(jī)型在成像效果卻有很大差異，這便是廠商在相機(jī)優(yōu)化和算法的“軟實(shí)力”的差距造成的。以上圖為例，iPhone在色彩和白平衡的準(zhǔn)確度上的進(jìn)步有目共睹。我們可以看到iPhone早期機(jī)型上色彩明顯偏暖色，在4S之后，色彩偏向于真實(shí)。下面我們以國外媒體的iPhone歷代拍攝效果為例解讀一下算法的差異。
首先，4在白平衡出現(xiàn)了問題，并沒有切換到肖像風(fēng)格上，色彩比較詭異，但這也同時(shí)說明了一個(gè)問題——白平衡對于一張照片的重要性。即使一臺手機(jī)配備了再好的攝像頭組件，但你的軟件算法上出現(xiàn)問題不能準(zhǔn)確的判斷白平衡，那么再高的像素也只能拍出這樣詭異的紫色皮膚。排除4代的樣張外，我們可以看到現(xiàn)在iPhone相比早期機(jī)型，整體色調(diào)更加偏暖，膚色也更加偏紅。與此同時(shí)亮度優(yōu)化也不斷進(jìn)步，背景越來越明亮，對比度也有一定提升。
在夕陽的對比中，我們可以看到圖像的質(zhì)量有著明顯的改善，在早期機(jī)型拍攝的樣張中，我們深圳看不到夕陽的痕跡。以4S為分界線，之后的機(jī)型在水面的亮度上有著明顯的提升，3GS和4的水面亮度偏低，損失了很多細(xì)節(jié)。在像素不變的前提下，6相比5S在細(xì)節(jié)上也有一定的提升，這便是算法上帶來的提升。
在較弱光條件下，5S和6相比前幾代機(jī)型有了明顯的進(jìn)步，畫面亮度較前幾代機(jī)型提升明顯。3GS、4、4S在白平衡上明顯有些偏差，畫面明顯偏黃，這方面5S和6已經(jīng)非常準(zhǔn)確。除此之外，在放大的樣張中，iPhone6的表現(xiàn)非常出色，控噪水平相比5S有了不小的提升，這也正得益于蘋果日益精湛的算法。
01月07日 18:14
