什么是優秀的HDR
夏昆岡 于 2018.02.27 15:11:39 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.18/156

HDR已經成為當前手機攝像頭的標配功能。HDR指的是高動態范圍,它通過軟體技術來彌補感光器寬容度不足的缺陷,讓手機能記錄更大光差的場景。經過多年發展,HDR的整體水準大大提升,但具體到同時期的不同機型上,水準差別依然很大很大。什么是優秀的HDR?

必須有自動HDR

HDR變得有意義,必須自動化。所謂自動化,指的是系統可以根據場景的變化來控制是否啟動HDR以及控制HDR的力度。最近一兩年的機型,基本都具有了自動HDR功能,而更早一些時候,大部分機型的HDR依賴手工開啟,這意味著用戶需要對場景的判斷力,需要經驗的支援,這對菜鳥用戶來說很不友好。在《Soomal手機攝像頭評分方案》中,我們對HDR效果的評估都是基于自動模式。

自動化是否優秀,有幾個評估重點。某些HDR算法存在一些缺陷,例如在某些大光差,但陰影部分占比較小的場景中,并不會正確啟動,或者時有時無,用戶對成像結果心里沒底,這自然也會顯著影響拍攝體驗。現在很多國產手機會出現該啟動卻沒啟動的現象,而這些缺陷在單一場景評估中無法被發現。還有一個是,HDR力度的控制是否合理,過度應用HDR有時甚至不如沒有。

大力不一定能出奇跡

制造商=SMARTISAN;型號=SMARTISAN M1L;焦距=4毫米;等效焦距=28毫米;光圈=F2.0;測光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/2500秒;曝光程式=程式模式;場景類型=標準;日期=2016.12.27 12:42:55
制造商=NUBIA;型號=NUBIA Z9 MINI;焦距=4毫米;光圈=F2.0;感光度=ISO100;曝光時間=1/446秒;日期=2015.06.03 16:14:32
制造商=VIVO;型號=VIVO XPLAY5A;焦距=4毫米;等效焦距=4毫米;光圈=F2.0;測光模式=中央平均;感光度=ISO100;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=10/17201秒;曝光程式=未知;場景類型=標準;日期=2016.03.08 17:13:52

早兩年,HDR剛剛普及之處,很多廠商信奉的是“大力出奇跡”,以顯示自家HDR給力。然后力度過大的HDR會導致畫面光差變小,造成不真實的觀感。現在各廠商也在往“適度”方向靠近,以保持應有的觀感。但是,或者是因為炫技、或者技術上控制乏力,有些場景依然會出現用力過度的現象。

制造商=APPLE;型號=IPHONE 8 PLUS;鏡頭=iPhone 8 Plus back dual camera 3.99mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=29毫米;光圈=F1.8;測光模式=模式;感光度=ISO20;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/527秒;曝光程式=程式模式;場景類型=標準;日期=2017.09.28 15:46:25

大力不一定能出奇跡,但不意味著大力度的HDR沒有意義,能將寬容度擴展到極大的范圍是技術的體現,但合理使力也是技術的體現。上圖由iPhone 8 Plus拍攝,展現了驚人且比較合理的HDR力度。

暗部細節的控制

制造商=SAMSUNG;型號=SM-G9350;焦距=4毫米;等效焦距=26毫米;光圈=F1.7;測光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/6560秒;曝光程式=程式模式;場景類型=標準;日期=2017.07.10 15:37:30
制造商=HTC;型號=HTC U-3W;焦距=4毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.7;測光模式=手動;感光度=ISO98;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/11697秒;曝光程式=未知;場景類型=標準;日期=2017.07.10 15:36:30
制造商=MICROSOFT;型號=LUMIA 950 XL;焦距=0毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.9;測光模式=平均;感光度=ISO50;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=464/1000000秒;場景類型=標準;日期=2017.07.10 15:36:03;鏡頭=手動

不同的HDR算法會導致不同的細節表現,尤其暗部細節的表現。這組對比能清楚的看到三款手機在暗部細節上的差異,表現最好的反而是一款最老的機型,這其中算法起到決定性的作用。實際上,大部分手機的HDR暗部細節不佳,或者顆粒感強,或者降噪算法不敢開啟大力度,否則會影響解析力。暗部細節只是一個方面,實際上它對中等亮度的區域一樣會產生影響,為什么要觀察暗部細節,只是因為它更容易被觀察到。

弱光下無法開啟HDR

其實很多手機的HDR在弱光下是幾乎無效的,因為大部分HDR算法實際上會導致畫質劣化,弱光下只會更加惡化。不夠先進的HDR算法還會和多幀降噪算法沖突,而系統優先多幀降噪。你或許會疑惑,為什么不能多幀同時進行HDR和降噪呢?因為這是痛點,很多廠商的算法是買來的,是封裝好的函數庫,無法同時套用兩個函數。

合成痕跡明顯是有缺陷的HDR

制造商=XIAOMI;型號=4IM;焦距=4毫米;感光度=ISO100;曝光時間=1/1754秒;日期=2014.08.06 13:09:38

大部分HDR算法依賴多幀合成實現,那么手抖、被攝對象位移都可能導致出現合成失誤,典型的例子有運動的人無法合成一個整體、搖擺的樹枝出現重影等等。這是很多機型都有的問題,因為前后對齊和畫素的篩選需要復雜的計算,處理器性能不夠不行,算法效率低了也不行。

合成痕跡還表現在,合成對象邊緣出現明顯的“光暈”,這種問題在早期的HDR算法中非常常見,而現在已經不多見,或者說非常輕微了。

對質感的影響

制造商=APPLE;型號=IPHONE 8 PLUS;鏡頭=iPhone 8 Plus back dual camera 3.99mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=29毫米;光圈=F1.8;測光模式=模式;感光度=ISO100;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/4秒;曝光程式=程式模式;場景類型=標準;日期=2017.10.08 11:55:43
制造商=APPLE;型號=IPHONE 8 PLUS;鏡頭=iPhone 8 Plus back dual camera 6.6mm f/2.8;焦距=7毫米;等效焦距=57毫米;光圈=F2.8;測光模式=模式;感光度=ISO20;白平衡=自動;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/150秒;曝光程式=程式模式;場景類型=標準;日期=2017.10.04 13:53:34

現有的HDR算法對不少對光澤敏感的材質存在負面作用,典型的例如金屬、皮膚等。因為合成改變畫面的明暗對比、灰階等參數,而這些改變在這些材質的表現上,呈現出不佳的觀感。這幾乎是通病,即便是其他項目中表現非常出色的iPhone系列,質感表現也是有問題的。相對出色的是三星Galaxy S7/8以及同期的Note系列,它在力度方面表現更為克制,換得相對好的質感表現。

什么是優秀的HDR?

能正確的在不同的場景判斷是否啟動HDR并合理的給出控制力度,觀感接近人眼實際看到的情況,暗部細節優秀,弱光下亦有改善畫面的作用,合成痕跡輕微,對質感負面作用小,合成速度快,符合項目越多則越優秀。

雖然HDR水準在整體性的進步,但平庸者和杰出著之間存在代差,讀者未必清楚這些。很多缺陷只有在實際拍攝中才能發現,少數幾個固定場景不能說明問題,固定機位的室內測試,永遠無法看到合成缺陷,這也是我們堅持實景拍攝評估的一個原因。這篇文章,基本是就是我們評估HDR優劣的基本依據。

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真想知道lumia 950xl寬容度到現在為止最好的嗎?跟pixel2比呢,pixel2也很厲害。
發表于2018.03.09 18:21:10
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這方面國產還有很大差距啊
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發表于2018.02.28 21:37:43
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