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解析手机拍照,这些相机上的技术你都知道吗?

2018-03-13 00:15 流沙 A+

  【PConline 杂谈】如果回顾手机产品的发展趋向,我们不难发现,手机的拍照功能,一直以来都是许多手机厂商们极为看重的品牌卖点,而这对于我们许多消费者们而言,同样也是选择购买一部手机的主要考虑因素。

  在全面屏手机已然成为当下手机行业一股风靡的浪潮时,我们可以看到,全面屏同质化已然不可避免。但相比起来,手机拍照功能的发展,却似乎让人觉得进步迅猛,潜力无限,大有取代专业相机拍照的势头所在。

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  事实上,随着手机拍照的进步,早年的便携式卡片相机确实已然被手机所代替,虽然目前还有一些相机品牌仍在更新这条产品线,但实际上卡片相机的市场份额早已经被手机蚕食殆尽。

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  唯有高端便携式相机凭借着较为专业的拍摄操作,以及相比手机更加清晰的画质优势维持着一丝生存空间,在手机和单反、微单之间夹缝求生。

佳能G7X Mark II

  虽然手机拍照功能正在不断演进,但这其中很大程度上还是要归功于数码相机技术的成熟,才使得手机厂商们能够有所借鉴和改进。而接下来,笔者就为大家综合盘点一些手机拍照从相机上沿用而来的主要功能,并对未来在手机上可能出现的新技术做一个浅要的猜测。

可变光圈拍摄

  随着三星Galaxy S9/S9+的发布,其在手机拍照方面又引入了一些全新功能。其中有一点让人印象深刻的,便是三星S9/S9+支持智能可变光圈拍摄(F1.5/F2.4)。

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  可变光圈拍摄,即是可以切换不同的光圈来进行拍摄。这种可变光圈技术虽然在手机上还是个新鲜玩意,但是在相机上不过是寻常的机械功能。  

  我们都知道,专业的单反或微单相机上都有单独的手动调节模式(M/S/A/P档),其中A档便是光圈优先模式。

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  光圈优先模式可以使相机在一系列不同的光圈下进行拍摄,大光圈用以提高快门速度和虚化成像,而小光圈则是表现清晰成像。

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  之前手机上存在的光圈调节均是电子光圈,它并不等同于传统的机械光圈。电子光圈是手机厂商推出的的一种新的相机程序辅助功能,简单来说就是用来达到控制照片的曝光效果的软件算法,而这个算法就称为电子光圈。

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  而随着三星旗舰手机S9/S9+的全新亮相,可变式光圈带来更好的虚化效果和画质表现,今后该功能也必然会逐渐成为手机拍照的主流功能之一。

全像素双核对焦

  全像素双核对焦,这一名词在最近几年被一些手机厂商大肆宣传。事实上,该对焦技术一开始是佳能自主研发的像面相差检测自动对焦技术,如今在佳能EOS全系列单反都基本实现搭载。

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  那么,所谓全像素双核CMOS AF究竟是什么,它又有怎样用途和优势呢?

  所谓全像素,其指的是手机镜头里COMS传感器上面的所有像素,而双核指的是把这每一个像素里面的光电二极管一分为二,让分开后的光电二极管能够独立的接收光线,从而形成相位差式的驱动马达进行对焦。

  不过在最终成像时,分开的双核光电二极管是合并为一个整体输出图像。比起传统的对焦技术,全像素双核对焦大幅提升了手机对焦的速度,尤其是在暗光环境下的表现更显优势。

三星Galaxy S7/S7 edge

  在手机上,这项技术率先使用在三星Galaxy S7 Edge上,如今已经有越来越多的手机搭载该功能,在对焦速度上远胜以往机型。

五轴防抖

  在手机弱光拍照备受吐槽之时,一些手机厂商如索尼便开始为手机加入五轴防抖的功能,这一技术能在很大程度上解决手机拍摄模糊的问题。

索尼XPERIA XZ Premium

  本质上说,五轴防抖技术依然属于光学防抖的范畴,这项技术最早是由奥林巴斯微单实现,据称其甚至最高能做到10秒手持不糊的极限状况。

  有了五轴防抖,无论你在用相机拍摄时上下摇摆、左右摇摆、横向位移、纵向位移、旋转抖动五个方向都能全方位防抖补偿,最终实现相当稳定的图像效果。

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  五轴防抖技术可以在很大程度上补偿拍照时的抖动效果, 其防抖性能相当于降低5档安全快门,可以拍摄到高质量,锐利图片,甚至实现暗处的手持拍摄。

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左:非5轴防抖拍摄                                     右:5轴防抖拍摄

  另外需要注意的是,现在有一些手机具备OIS光学防抖功能。

三星

  实际上,OIS光学防抖大部分仅支持横向和纵向的抖动补偿(两轴防抖),因此防抖能力有一定的局限性。相比起来,五轴防抖则是更高要求但是防抖性能更好的一套光学防抖方案。

HDR模式

  HDR是一种高动态范围图像(High-Dynamic Range,简称HDR),相比起普通的图像拍摄而言,开启HDR模式之后,便可以提供更多的动态范围和图像细节。

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  目前,绝大多数相机都有曝光补偿包围曝光设置,只需要在单反上设置好包围EV值,便能连续得到三张不同曝光程度的照片。

  不过这种操作较为麻烦的是,如果要合成HDR,就必须在拍完照片之后再到后期处理软件上进行操作。

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  直到索尼微单的到来,我们发现在相机当中便可以机内连拍三张照片输出合成HDR照片,这在效率上比起以往更加快捷方便。

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  现在手机上所配备的HDR模式,其本质上就是沿用相机上的多帧合成技术。

  无论是拍照还是录制视频时,手机会在一帧内同时拍摄多张画面,然后利用算法处理将不同画面的明暗部分合成在一起,以达到同时保留高光细节与暗部细节的目的。

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左:HDR关闭                                                    右:HDR开启

  开启HDR之后,相比原图来说,对于明暗的曝光处理会更加均衡。随着技术的发展,HDR技术如今已经不再只应用于摄影当中,甚至在显示设备上也已经是一个普遍的现象了。

全景拍摄

  其实说到全景拍摄,如今看来似乎只是一个较为寻常的拍照功能。倘若回到几年前,且不论手机,单是市面上便有许多相机都不支持该功能。

用好你的微单 索尼NEX-5C拍摄技巧分享

  当时一般的相机要想拍摄宽幅宏大的全景照,只能通过三脚架拍照分别拍摄单张,然后再采用专业后期软件进行全景拼接,过程极为繁琐。

全景拼接软件Image Composite Edi

  在2009年,索尼HX1率先搭载了一项“扫描式全景拍摄”功能,该功能可以让相机分别从水平、垂直两个方向进行高速移动拍摄,最终机内拼接成一张长幅全景图像。

用好你的微单 索尼NEX-5C拍摄技巧分享

  当时这一拍摄功能的加入,使得相机可以突破传统广角镜头的限制,尽可能地在一张照片里容纳下更为广阔的风景。

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  目前,手机上基本都搭载了这一功能,使得全景拍摄已经不再是相机的专属,而它同时也使得我们有机会记录下更广阔的生活日常。

动态对焦

  之前在三星Note8身上,我们看到了Live Focus动态对焦功能。其通过双摄镜头感知焦点和背景的景深数据,并实时产生背景虚化效果,或者在拍照后调整焦点和虚化程度,从而实现媲美单反相机的景深人像摄影。

三星

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  这种手机拍照功能看起来很是强大,不过类似的技术早在2010年由松下发布的“女友2号”GF2微单相机就率先出现,并且一直延续至今,成为松下微单的特色功能之一。

松下GF2

  所谓动态对焦,就是先把一张照片拍好之后,便可以在屏幕上随意选择对焦点,使用者可以有充足的时间来精确地选择自己想要的焦点位置,得到自己满意的虚化效果。

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  在手机后置双摄已经得到普及的今天,动态对焦功能有了更大的发挥余地,而这一技术的门槛随着双摄的普及也变得更为容易实现。

手机拍照发展的核心因素

  以上所罗列的几大相机技术,其实仅仅只是一些手机上较为突出的拍照功能,事实上还有许多诸如智能场景识别、手动拍摄模式和无损变焦等功能没有提及。不过由于这些功能已经越来越普遍,并不具备典型参照,因为在这里并未单独列举。

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  如果要谈论今后手机拍照的发展,从根本上来说,必须提高手机图像传感器的硬件性能,才有可能实现较大突破。

  从早期的CCD传感器到CMOS传感器,从背照式CMOS到堆栈式CMOS,我们可以看到技术正在不断朝前进化。在曲面传感器尚未成熟的今天,堆栈式传感器将会是今后手机摄像头的主流配置。

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  此外,图像传感器的不断进化,也使得图像处理速度比起以往效率更高,而这也会为更多的新技术出现提供契机,为手机拍照功能的加成提供基础。那么有什么相机拍照技术,是今后在手机上很大可能会实现的呢?

眼控对焦

  当索尼相继发布A9、A7 III等旗舰微单之后,其技术性能已经达到一个前所未有的高度,甚至与佳能、尼康的顶级单反相比依然不遑多让。

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  而就在这次的发布之中,我们显然又一次看到索尼“黑科技”的诞生——眼控对焦。

  眼控对焦技术,顾名思义就是对眼部进行自动对焦。相比起之前出现的人脸对焦、笑脸对焦技术,显然眼部对焦对于拍摄的要求更加精细考究。

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  眼控对焦的出现,使得我们在拍摄上更加方便,同样在图像稳定性上也更为可靠。

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  我们不再需要担心因为对不好焦点而使画面出现模糊,因为眼控对焦可以实时地把焦点对准拍摄人物的眼睛,即使是在运动状态下依然保持对焦效果。

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  如今手机已然实现人脸识别和笑脸对焦拍照,而相信眼控对焦技术从相机下放到手机拍照上的时间,同样不需要等待太久。

全局快门

  之前有消息称,索尼、松下和奥林巴斯都在开发搭载了全局快门的图像传感器,并且已经取得相当可观的成果,而且索尼目前已经在研制的是第三代全局快门传感器。

  从目前的技术情况来看,具备全局快门的图像传感器主要应用在工业领域,如自动驾驶、智能监控系统等方面。

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  与传统的卷帘快门相比,全局快门在拍摄运动物体的时候具有不可比拟的优势。当采用全局快门方式曝光时,所有像素都在同一时刻曝光拍摄,这更适合拍摄快速运动的物体。

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(图片来自网络)

  目前,我们所使用的手机和大多数数码相机产品,其快门类型都是卷帘式电子快门,而全局快门将是未来相机拍照的攻坚技术之一。

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  假以时日,如果今后手机上搭载了全局快门的图像传感器的话,将会在很大程度上提高手机对于运动追焦时的拍摄稳定性,并且对于平时的视频摄像也起到很大的帮助。

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