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手機制造

手機拍照新體驗:激光/相位/反差對焦全面解析

星之球科技 來源:IT之家 原創(chuàng)2015-06-18 我要評論(0 )   

哪個手機拍照最好?這部手機拍照如何?相信這一問題,已經(jīng)成為了大家衡量、選購一款智能手機的重要考慮之一??赡軐τ诖蟛糠秩藖?/p>

      哪個手機拍照最好?這部手機拍照如何?相信這一問題,已經(jīng)成為了大家衡量、選購一款智能手機的重要考慮之一??赡軐τ诖蟛糠秩藖碚f,我們并不需要單獨購置一臺單反、微單等數(shù)碼相機,一部手機就完全可以滿足我們定格美麗風(fēng)景、記錄身邊發(fā)生的故事、秀自拍等的所有需要,而且不需要額外帶另一部設(shè)備,不僅方便快捷、減輕了出行的負擔(dān),還能快速分享給別人。最后很重要的一點是,智能手機在經(jīng)歷了近年來的高速井噴式發(fā)展之后,整體的拍照體驗以及成像畫質(zhì)都有了質(zhì)的飛躍,部分機型堪比甚至已經(jīng)超越了普通卡片式相機。但就個體來看,不同手機間的成像素質(zhì)差異還是很大的,即便是在相同的硬件模組下。
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      這可能要從手機拍照的整體流程說起,手機拍照需要我們先對準(zhǔn)拍照場景、完成對焦、按動快門、光線通過鏡頭進入鏡頭模組、通過像素傳感器轉(zhuǎn)換成電流信號,之后由ISP芯片經(jīng)過一定的后期算法處理后生成數(shù)字照片,最后進行存儲并呈現(xiàn)給我們。上面的任何一個環(huán)節(jié)的優(yōu)化和調(diào)整,都會對我們的實際拍照體驗產(chǎn)生重大影響。在近年來的智能手機市場,我們也看到了諸多的優(yōu)化和提升,例如更大光圈、增加濾光片的多片式鏡頭,OIS光學(xué)防抖模組,更大尺寸的像素傳感器,更強的SoC運算以及ISP處理能力,強大的軟件算法庫,更快的eMMC 5.0、UFS 2.0存儲等。
 
     由于各家能夠拿到的上游硬件模組基本一致,因此對于它的優(yōu)化和調(diào)校才是最考驗廠商實力的地方,但較快的產(chǎn)品更新迭代速度,不允許廠商進行如此細致的優(yōu)化,因此很多廠商都是拿到模組相應(yīng)的公版調(diào)校軟件后,在此基礎(chǔ)上進行細微調(diào)整。而這些參數(shù),會影響照片最終的畫質(zhì)效果、色彩風(fēng)格、畫面觀感以及白平衡等。
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      說到這里,其中兩個極具代表性的機型就必須一提。其一是諾基亞的Lumia1020,擁有蔡司認證6片光學(xué)鏡組以及1/1.5英寸、Pureview純景技術(shù)4100萬像素傳感器的它,在鏡頭、CMOS方面無可匹敵,但性能較弱的ISP嚴重影響了它的整體拍照體驗,拍照之后的處理時間過長,自動算法方面也不夠完善,用戶需要結(jié)合手動模式進行相應(yīng)的補償。限制了它在隨手拍方面的發(fā)揮,但結(jié)合腳架、專業(yè)模式以及DNG無損格式后,它則完全具備了專業(yè)級的實力。
 
另一個則是蘋果的iPhone,在今年的一眾旗艦機型中還在堅持800萬像素的,恐怕也就iPhone6和iPhone6 Plus了,憑借在圖像領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累,以及對軟硬件的全面掌控,蘋果iPhone在自動算法上的優(yōu)勢非常明顯,用戶只需點擊快門,剩下的都可以交給手機自動完成,成像一如既往的穩(wěn)定。但它800萬像素確實是有些偏低了,在社交網(wǎng)絡(luò)以及1080P級別屏幕上裁切尚且夠用,但面對日后的4K甚至5K屏就顯得有些抓襟見肘了。在功能上也十分有限,雖然iOS8相繼增加了手動調(diào)節(jié)曝光補償?shù)冗x項,但相比真正的手動模式,用戶可控參數(shù)還是太少,很難滿足更多消費者個性化的拍照選擇。
 
    另外,在安卓手機陣營,像今年的三星S6也開始在自動算法上發(fā)力,自動模式下也有了很高的可用度。再結(jié)合高像素的解析力優(yōu)勢以及專業(yè)模式等豐富功能,大有挑戰(zhàn)iPhone之勢。在這種情況下,我們從各種渠道看到蘋果今年要將像素數(shù)值提升到1200萬像素級別,也就不足為奇了,蘋果也確實到了應(yīng)該改變的時候。硬件拼殺空間有限,廠商紛紛前移玩對焦,拍照體驗做文章.從去年開始,三星Galaxy S5、蘋果iPhone6以及iPhone6 Plus都相繼用上了相位對焦技術(shù),大大縮短了對焦所需的時間,對于實際拍照體驗提升顯著。進入2015年之后,相位對焦技術(shù)更是迅速普及,甚至連599元的TCL ONO都用上了。

     除了相位對焦之外,我們還能在市面上看到采用其他對焦方式的手機,例如LG G4繼續(xù)沿用的激光對焦。那么,問題就來了,究竟什么是反差對焦、相位對焦、激光對焦?它們之間各有什么優(yōu)缺點?
 
• 反差對焦CDAF:這是目前大多數(shù)智能手機所使用的對焦方式,在這種對焦模式下,當(dāng)我們對準(zhǔn)被攝物體時,鏡頭模組內(nèi)的馬達便會驅(qū)動鏡片從底部向頂部移動,在這個過程中,像素傳感器將會對整個場景范圍進行縱深方向上的全面檢測,并持續(xù)記錄對比度等反差數(shù)值。找出反差最大位置后,運動到頂部的鏡片則會重新回到該位置,完成最終的對焦。反映在用戶手機屏幕上時,則是由模糊到清晰再到模糊,最終清晰的“拉風(fēng)箱”式的過程。反差對焦最大的缺點在于,相機需要對整個場景進行檢測,耗費的時間比較長。另外,反差對焦也需要場景具備足夠的對比度,如果面對純色等反差不明顯的場景,那么反差對焦的成功率也會大打折扣。
• 相位對焦PDAF:相比于數(shù)碼單反相機上的相位對焦,手機上的相位對焦則是直接將自動對焦傳感器與像素傳感器直接集成在一起,既從像素傳感器上拿出左右相對的成對像素點,分別對場景中的物體進行進光量等信息的檢測,通過比對左右兩側(cè)的相關(guān)值情況,便會迅速找出準(zhǔn)確的對焦點,之后鏡間馬達便會一次性將鏡片推動到相應(yīng)位置完成對焦。
 
      由于取消了之前的檢測過程,且鏡間馬達需要移動的距離更短,對焦速度明顯更快,在畫面上也不再會有來回對焦的情況,對于拍攝視頻而言,效果也會更加自然。
不過,相位對焦也并不是十分完美,它對光線的要求就比較高,在弱光拍攝環(huán)境下,相位對焦就無能為力了。
• 激光對焦LDAF:在智能手機中,LG最早在G3上首先使用了激光對焦技術(shù),LDAF是通過后置攝像頭旁邊的紅外激光傳感器向被攝物體發(fā)射低功率激光,經(jīng)過反射后被傳感器接收,并計算出與被攝物體之間的距離。之后鏡間馬達便直接將鏡片推到相應(yīng)位置,完成對焦。和相位對焦一樣,同樣是一次完成。
 
激光對焦技術(shù)對于微距、弱光環(huán)境以及反差不夠明顯的區(qū)域,效果顯著,能夠有效提高手機在這些情況下的對焦成功率,只是在對焦速度上,激光對焦比較一般。值得一提的是,在目前的智能手機中,相位對焦以及激光對焦技術(shù)都是與反差對焦同時存在的,也就是混合對焦。在相位對焦或激光對焦無法工作的場景下,或當(dāng)我們用觸控的方式直接選擇對焦點的情況下,手機依然還是會使用反差方式進行對焦。
 
     參數(shù)和功能只是一個方面,實際的拍照體驗以及成像畫質(zhì)對我們而言更加重要。下面,我們以分別采用了相位對焦、激光對焦以及反差對焦的iPhone6、LG G4、努比亞Z9為例,來看看它們?nèi)邔嶋H拍照體驗以及成像畫質(zhì)上的差別。聲明:為了方便對比,我們將LG G4的畫面比例從默認的16:9改為了4:3,此時有效像素數(shù)量為1200萬左右。而努比亞Z9在4:3模式下,像素會直接減少到800萬像素,因此我們僅對Z9的畫面進行了裁幅處理。

      在日間環(huán)境下,iPhone6憑借相位對焦,幾乎在對準(zhǔn)被攝體的同時就完成了對焦,視覺上甚至感覺不到對焦的過程。LG G4的激光對焦在此時表現(xiàn)也相當(dāng)不錯,只是需要略微的等待,準(zhǔn)確度沒有問題。努比亞Z9相比上一代Z7對焦速度更加迅猛有力,雖然采用了反差對焦,但速度還是相當(dāng)不錯,甚至要由于LG的G4。在日間成像方面,iPhone6與努比亞Z9的白平衡相對比較準(zhǔn)確,LG G4稍稍有些偏紅。就曝光控制來看,iPhone6更加側(cè)重于對整體畫面的把握,天空云層細節(jié)保留的較為充分,但減少的曝光,也使得暗部細節(jié)有所丟失;LG G4則相對比較均衡,對暗部細節(jié)也有一定的照顧;努比亞Z9是三者中畫面最亮的,寬容度很高,但細節(jié)上有輕微的過曝。色彩上對于人眼比較敏感的綠色和藍色也有一定的突出。就細節(jié)解析力來看,800萬像素的iPhone6完全輸給了其余兩者,1200萬像素LG G4在細節(jié)解析力上甚至還要稍稍勝過1600萬像素的努比亞Z9,畫面銳度也是三者之中最好的。
 
      以上拍照速度單位為s(秒),均為打開相機應(yīng)用,完成對焦,拍攝并保存照片所用的時間。這里并沒有努比亞Z9的數(shù)據(jù),我們找來了同樣采用反差對焦的iPhone5s來作為參考,就實際體驗來看,努比亞Z9的HDR拍照明顯要慢于LG G4。在HDR拍照方面,iPhone6對暗部和亮部的處理都非常自然,暗部細節(jié)得到了很好的加強。LG G4的表現(xiàn)同樣非常不錯,高亮部分壓制后,天空細節(jié)也有了更好的體現(xiàn),只是存儲速度上有些偏慢。努比亞Z9的HDR明顯偏“假”,畫面看上去很不自然,后處理速度也是三者中最慢的。

      為了拍攝微距照片,我們往往需要手動點擊屏幕進行對焦,此時三者采用的都是傳統(tǒng)的反差對焦方式,iPhone6和LG G4此時對焦速度大大放慢,但準(zhǔn)確性都不錯。努比亞Z9的對焦速度比較迅捷,實際對焦有一定的失敗幾率,但迅捷的速度給人的感受還是相當(dāng)不錯。
微距拍攝方面,iPhone6、LG G4、努比亞Z9三者的光圈值分別是F2.2、F1.8和F2.0,更大的光圈意味著可以帶來更加漂亮的淺景深虛化效果,最后一幅圖片,很好的展示了三者之間虛化能力上的差異。
從實拍樣張上來看,iPhone6的色彩非常濃郁,LG G4則在此場景下出現(xiàn)了比較大幅度的過曝現(xiàn)象,畫面的飽和度有些欠缺,這使得花朵看上去有些偏白。努比亞Z9突出藍色、綠色的色彩表現(xiàn),使得花朵呈現(xiàn)出了一定的紫色,稍稍有些失真。
 
      在逆光場景下,iPhone6的表現(xiàn)非常不錯,在未開啟HDR的情況下,對于亮部和暗部細節(jié)都有比較好的照顧,畫面寬容度很高。而LG G4和努比亞Z9都對亮部進行了更多的照顧,暗部細節(jié)都有不同程度的丟失。

     在這個場景下,iPhone6的相位對焦就不起作用了,只能通過反差方式進行對焦,而此時的LG G4則依然可以使用激光對焦,速度也要超過iPhone6。對于夜間成像,這里很有必要貼一下三者的曝光時間、ISO感光度數(shù)值,iPhone6、LG G4、努比亞Z9三者的曝光組合分別為(F2.2、1/15秒、ISO-320)、(F1.8、1/9秒、ISO-550)以及(F2.0、1/15秒、ISO-1200)。就當(dāng)時的場景來說,iPhone6畫面雖然偏暗,但還原確實比較準(zhǔn)確的,當(dāng)時天色確實沒有那么明亮。從三者的曝光組合設(shè)定來看,iPhone6的ISO感光度是最低的,但依然保持了和努比亞Z9一樣的1/15秒曝光時間,在這樣的快門速度下,我們只要稍稍屏住呼吸,便可很好的穩(wěn)定快門,手持情況下也可進行拍攝。但有OIS光學(xué)防抖的努比亞Z9,在此時竟然大幅升高ISO至1200,畫面的噪點非常明顯。LG G4畫面有些太亮了,確實我們可以通過這樣的設(shè)定拍出整個夜景的細節(jié),細節(jié)解析力和噪點控制也都非常出色,但這樣的畫面似乎有些丟失了夜色應(yīng)有的味道。另外,G4將快門速度壓低到1/9秒,還是要格外注意手抖的問題。
 
     上面這個場景三者就只能通過反差方式進行對焦了,和前一組場景問題一致,LG G4憑借大光圈以及更慢的曝光時間,拍出了三者中最亮的畫面,但較慢的快門速度使得移動的車輛都有了一定的拖影。但細節(jié)解析力,的確是三者中最強的,而且這還是1200萬像素模式。iPhone6畫面有些偏暗,暗部細節(jié)丟失很多,細節(jié)解析力較差。努比亞Z9整體表現(xiàn)不錯,放大后細節(jié)有輕微的涂抹。不過,努比亞Z9和LG G4都有手動模式(努比亞Z9叫做專業(yè)模式),可以輕松的通過降低ISO、提高快門速度來減少進光量,使其達到我們想要的畫面效果。例如我們對過曝的LG G4進行調(diào)整后,就拍出了下面這張照片。 沒有專業(yè)模式的iPhone6就比較尷尬了,只能依靠第三方軟件稍加彌補。專業(yè)模式或者叫做手動模式,不僅僅是非要上三腳架才能發(fā)揮它的作用,在日常隨手拍,同樣可以通過參數(shù)的調(diào)節(jié),拍出符合我們期望的照片,也能一定程度上克服原生相機自動設(shè)定的不足。

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