聊聊这两年的手机摄像头的整体进步
夏昆冈 于 2017.06.07 21:14:35 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创
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我们前几天发布了《Soomal 智能手机样张精选 图集[2017]》[作者:Soomal ] ,这些样张均出自近两年内手机机型。从观感上说,进步不小,这篇文章就来聊聊手机摄像头的各种进步。

画面细节

制造商=GOOGLE;型号=PIXEL XL;焦距=5毫米;光圈=F2.0;测光模式=中央平均;感光度=ISO51;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=602/1000000秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.04.27 15:32:37
制造商=MICROSOFT;型号=LUMIA 950 XL;焦距=0毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.9;测光模式=平均;感光度=ISO50;白平衡=手动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=549/1000000秒;场景类型=标准;日期=2016.05.16 14:42:33;镜头=手动

以前看手机样张,缩成小图看看过得去就行。而如今,部分优秀的手机晴天样张已经可以100%查看,这些样张有着很高的解析力,成像颗粒感小,观感更为细腻,一些很小的线条可以能表达清晰,这其中的比较典型的代表有微软Lumia 950XL和Google Pixel XL,这与它们可能采用了堆栈合成技术有关。另一方面是硬件素质的提升,硬件包括镜头光学分辨率的进步以及感光器更高的分辨率和更高的信噪比,还有更高的带宽。软硬结合疗效好,这是典型的行业团结进步的例子。

弱光

制造商=ONEPLUS;型号=ONE A2001;焦距=4毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F2.0;测光模式=手动;感光度=ISO1025;白平衡=自动;曝光时间=1/14秒;曝光程序=未知;场景类型=标准;日期=2015.09.11 15:39:59
制造商=SAMSUNG;型号=SM-G9550;焦距=4毫米;等效焦距=26毫米;光圈=F1.7;测光模式=中央平均;感光度=ISO200;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/15秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.06.03 12:24:49

Soomal大概是4年前,将首都博物馆作为一个常去的场景拍摄地。这里光照环境稳定,适合作为弱光测试的固定场景。也就是这个时候起,手机才开始适合在博物馆这种场景拍摄。之前的成像没法看。

我们这里放了一组2015年一加2和2017年三星S8+的样张对比,感受到差距了吗?一加2的弱光表现在当年表现都算得上好于主流水平的,因为一加2有光学防抖系统。

这两年光学防抖机构更多的出现在主流机型上,数字防抖技术也的实用性也获得较大的提升。现在手机摄像头在防抖系统的支持下,可以实现1/7秒的自动曝光且具有不错的成功率。iPhone的光学数字混合防抖系统更是可以实现1/4秒的曝光时长。最近两年的手机摄像头也更乐于采用更大光圈的镜头,F2.0-F1.7的大光圈已不罕见。大光圈加更强的防抖系统,使得感光度可以控制在相对低值,对提升弱光画质大有帮助。

感光器的进步同样不可忽视,堆栈式的像素井结构基本普及,RGBW像素结构也获得更好的应用,以往弱光高感光度成像容易去色的情况获得极大的缓解。结合多帧技术,将画质推向新高。

HDR

制造商=HUAWEI;型号=LON-AL00;焦距=4毫米;等效焦距=27毫米;光圈=F2.2;测光模式=模式;感光度=ISO50;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1306000/1000000000秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.02.23 13:27:07
制造商=APPLE;型号=IPHONE 7 PLUS;镜头=iPhone 7 Plus back dual camera 3.99mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=28毫米;光圈=F1.8;测光模式=模式;感光度=ISO25;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/6410秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.12.01 12:51:15
制造商=MICROSOFT;型号=LUMIA 950 XL;焦距=0毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.9;测光模式=平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1031/1000000秒;场景类型=标准;日期=2016.01.06 12:29:09;镜头=手动
制造商=GOOGLE;型号=PIXEL XL;焦距=5毫米;光圈=F2.0;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=9327/1000000秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.04.11 18:17:08

这两年,HDR成为了关键技术。结合多帧和感光器硬件支持以及算法的改善,带来了观感更为自然的HDR效果。HDR在某些机型中,例如iPhone 7、Lumia 950XL、Mate 9 Pro等,会分级启动。一级是系统自己开启的,无法关闭,还有一级由用户控制,以获得更为夸张的HDR效果。有的被设计为“自动HDR”选项,可以交给系统控制。

进步的HDR算法,让死黑几乎成为历史,让手机感光器的宽容度看上去更“像”是大底相机拍出来的结果,逆光拍摄变得更有价值。国产手机也在精钻HDR,但算法水平上仍旧整体落后,响应时间也会偏慢。

HDR并不是百利无害,HDR在某些量化测试中会获得更好的评分,所以HDR对于厂商来说有点像吸毒,目前都无法做到所有场景全都恰到好处,某些场景会出现用力过猛的现象,导致色彩对比度下降,观感偏灰偏淡。

质感

制造商=MICROSOFT;型号=LUMIA 950 XL;焦距=0毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.9;测光模式=平均;感光度=ISO200;白平衡=手动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=47649/1000000秒;场景类型=标准;日期=2016.01.21 17:25:59;镜头=手动
制造商=MEIZU;型号=PRO 5;焦距=5毫米;等效焦距=31毫米;光圈=F2.2;测光模式=单点;感光度=ISO64;白平衡=自动;曝光补偿=-1.0EV;曝光时间=1/33秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2015.12.10 17:24:59
制造商=SAMSUNG;型号=SM-G9350;焦距=4毫米;等效焦距=27毫米;光圈=F1.7;测光模式=单点;感光度=ISO250;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/17秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.03.30 12:32:48
制造商=GOOGLE;型号=PIXEL XL;焦距=5毫米;光圈=F2.0;测光模式=中央平均;感光度=ISO332;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=19998/1000000秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.04.21 21:29:30

质感是个很难量化的指标。所谓质感,指的是材质表面反光、表面特性的一种综合观感。它实际上与清晰度、色阶、色深、对比度等都有密切关联。金属光泽、温润、细腻等描述均与质感相关。

近两年的手机在质感表现方面有了显著的进步。现在的手机更容易表现出金属的光泽变化,灯光的明暗变化,材质的纹理也更加清晰,色彩也相比以前更为厚重。现在回过头看以前得样张,会觉得单薄且模糊。

前面说到有些手机某些场景会出现HDR用力过猛的现象,它影响的就是质感。所以,质感和HDR之间的平衡点还得进一步的寻找。这说明还有进步空间。另外我们也相信感光器的进步会带来更加扎实的质感表现。

测光

制造商=SAMSUNG;型号=SM-G9350;焦距=4毫米;等效焦距=27毫米;光圈=F1.7;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/2416秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.04.05 13:22:00
制造商=APPLE;型号=IPHONE 7 PLUS;镜头=iPhone 7 Plus back iSight Duo camera 3.99mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=28毫米;光圈=F1.8;测光模式=模式;感光度=ISO20;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/1842秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.10.31 12:32:53
制造商=MICROSOFT;型号=LUMIA 950 XL;焦距=0毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.9;测光模式=平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1155/1000000秒;场景类型=标准;日期=2015.12.10 15:26:14;镜头=手动
制造商=SAMSUNG;型号=SM-G9350;焦距=4毫米;等效焦距=27毫米;光圈=F1.7;测光模式=中央平均;感光度=ISO125;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/50秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.04.07 13:24:53

测光系统在这两年有了比较明显的进步。大部分手机的自动测光已经可以满足大部分日常场景的测量,而用户并不需要太多的测光技巧。这与HDR的改善有关,也与感光器本身宽容度的改善有关,还有测光算法可以更快的比较更多采用进行计算。有些手机的测光还出现了智能优化的倾向,例如S7 edge,在白色占绝大部分的场景中,也能获得准确结果。在摄影爱好者传统的经验中,这样的场景需要额外加曝光补偿。

对焦速度

制造商=SAMSUNG;型号=SM-G9350;焦距=4毫米;等效焦距=27毫米;光圈=F1.7;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/530秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.04.07 13:19:44
制造商=VIVO;型号=VIVO XPLAY6;焦距=4毫米;等效焦距=25毫米;光圈=F1.7;测光模式=中央平均;感光度=ISO205;白平衡=自动;曝光时间=10/250秒;曝光程序=未知;场景类型=标准;日期=2017.03.23 18:53:40

现在主流机型采用的感光器大部分都集成了片上相位对焦系统,而且逐渐升级到第二代“双核对焦”。所谓双核,是说的两个子像素共用一个微透镜,它是一个相位侦测点,也可以正常感光成像。相比以前的相位侦测点,“双核对焦”是有意义的,以前的片上侦测点需要占用正常像素的面积,准确说是半个子像素,对应的像素画质会受到影响,如果有上百个侦测点,对画质会产生累积性的影响。“双核对焦”的意义,更重要还在于每个侦测点的面积变大了,也意味着它对环境光的适应性更好。有的感光器上有128个这样的对焦点,而有些则是全像素双核对焦。实际上两者区别并不是太大,都比上一代的相位对焦系统更加快速,且更适合弱光环境。

现在的主流机型对焦速度都不慢,区别是快和更快。即便是性能偏弱的机型,也能满足大部分场景的应用。在几年前,在博物馆里都是对不上焦的。在更成熟的预对焦算法的支援下,现在的手机基本都做到了快速响应自动对焦,需要人工干预的时候越来越少。

对焦还不够好的地方是微距,微距对焦经常会对到背景上,这与程序的对焦逻辑有关,而与对焦性能无关。可以改进。

双摄像头

制造商=HUAWEI;型号=LON-AL00;焦距=4毫米;等效焦距=27毫米;光圈=F4.0;测光模式=模式;感光度=ISO640;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=60000000/1000000000秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.03.09 14:14:34
制造商=VIVO;型号=VIVO XPLAY6;焦距=4毫米;等效焦距=25毫米;光圈=F2.0;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光时间=10/1000秒;曝光程序=未知;场景类型=标准;日期=2016.12.15 17:29:14
制造商=APPLE;型号=IPHONE 7 PLUS;镜头=iPhone 7 Plus back iSight Duo camera 6.6mm f/2.8;焦距=7毫米;等效焦距=57毫米;光圈=F2.8;测光模式=单点;感光度=ISO25;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/50秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.10.26 15:09:45
制造商=LG;型号=LG-H848;焦距=2毫米;光圈=F2.4;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/383秒;曝光程序=未知;场景类型=标准;日期=2016.08.16 13:07:56

双摄像头从无到有,并非一帆风顺,还是有不少用户做了小白鼠的。随着技术进步,双摄像头越来越具有实用性,例如提供更多焦距,iPhone的 28毫米和56毫米镜头,LG G5的28毫米和9毫米镜头。更丰富的焦距选项无疑提供了更多题材的拍摄可能性。虽然目前这些“特殊焦距”对应的感光器还不够好,但未来一定会更好。

双摄像头还有个重要的作用就是景深模拟,各家的叫法不一样,但意思差不多。这个功能被不少人视为可以“媲美单反”的重要功能,但目前来说,不管是华为还是苹果还是vivo,都不够好,只能某些特定的场景能模拟出破绽不大的效果,适合朋友圈发个小图以假乱真。以发展的眼光看,几年后说不定真的可以让单反和普通用户说拜拜了。

体验的进步

用户并不清楚哪里进步了,也不关心这些,用户希望做到的是不分时间地点场合,拿起了就能拍,拍完还想质量好。需求就是这么简单粗暴不讲道理,但也是这种需求促使了手机摄像头成像更高程度的自动化。回想几年前,现在的手机摄像头用起来确实更加方便了,基本上不需要再去考虑对焦、测光等技术性设置,只需要像个艺术家一个构图拍摄即可,我们拍摄的手机样张越来越少用到手动设置。以前到了晚上或者室内,手机摄像头和瞎子差不多,现在不但可以拍博物馆,还能拍水族馆里的水母。这些都受益于整体性的进步,让拍摄体验改善。手机摄像头变得越来越易用好用。

进步空间还很大

手机摄像头还有很大的整体进步空间,因为现在还有很多技术不完善,各种指标还可以再平衡平衡,而一些先进的算法还可以进一步的普及和完善。双摄像头打开了一个新世界,它完全变成了一种有别于传统摄影器材的新事物,在暴力计算的驱动下,它的未来不可低估,现在做不到不够好,正是我们看好双摄的原因之一。

说到暴力计算,云可能是个关键点,云可以包括辅助计算、图像识别进而针对性优化等AI功能,这几乎还没实际应用,所以大有可为。而这些,和AR的技术又出现了重叠,可能会有些更有意思的玩法出现在手机摄像头当中。

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京博物馆就没怀疑过蛋爷是来拓片回家搞仿品的?
发表于2017.06.26 02:18:53
57
219.141.***.***
219.141.***.***
我有个困惑,普通用户在设备设置均是默认的情况下,拍摄出来的效果,与宣传样张有很大差别。所以我们抛开最普通用户的技术水平,以专业或准专业摄影师的身份谈论手机拍摄能力,意义何在?毕竟后者都用单反,很少用手机创作。
此帖使用Win10提交
发表于2017.06.23 16:23:54
56
183.063.123.***
183.063.123.***
发表于2017.06.23 09:16:00
55

此帖使用Win10提交
发表于2017.06.23 08:32:55
54
这两年手机摄像头进步不大呀,很多方面950xl还是很好的。
此帖使用Win10提交
发表于2017.06.23 07:55:58
53
话说,像三爽神器在室内等弱光条件下还真不是所谓低端单反+狗头能够盖/比得上的……
此帖使用SAMSUNG SM-G9550提交
发表于2017.06.23 06:08:00
52
180.118.037.***
180.118.037.***
发表于2017.06.23 06:03:07
51
我想咨询下,现在主流旗舰手机的拍照功能与若干年前的佳G11比如何?

此帖使用M3 NOTE提交
发表于2017.06.23 01:12:25
50
139.207.232.***
139.207.232.***
发表于2017.06.20 16:25:30
49
113.105.163.***
113.105.163.***
发表于2017.06.18 22:10:42
48
014.204.093.***
014.204.093.***
发表于2017.06.18 01:52:47
47
117.136.007.***
117.136.007.***
发表于2017.06.17 19:05:22
46
219.132.183.***
219.132.183.***
发表于2017.06.13 22:12:23
45
希望手机的摄像头可以持续发展下去,不求超过单反,希望未来可以超越入门微单的水平。这次出门旅游一直用手机拍景色,确实方便,因为在你最累的时候,你就知道身上少带一样东西的意义了。
发表于2017.06.12 17:17:47
44
不能更赞同
此帖使用MHA-AL00提交
发表于2017.06.11 03:15:47
43
101.226.093.***
101.226.093.***
发表于2017.06.10 16:43:14
42
180.118.140.***
180.118.140.***
发表于2017.06.09 23:42:50
41
好文好片还是学习并欣赏之……
此帖使用SAMSUNG SM-G9550提交
发表于2017.06.09 23:42:21
40
刚开始还以为是啥东西,再对比看一加的原来是反射的灯光
此帖使用Win10提交
发表于2017.06.09 12:28:32
39
180.153.027.***
180.153.027.***
发表于2017.06.09 12:20:28
38
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