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为了拍出一张好照片,苹果、华为、小米们竟在摄像头上下了这么多功夫!

 雷科技 2020-12-15

不知忘记有多久已经没有拿起过相机去拍照了,科技发展到今天,其实手机的拍照性能已经完全可以取代一般的卡片式相机,这些年来,手机的拍照像素从 500 万提升到 2000 万甚至是 4000 万,配置的不断提升进一步优化了手机拍照的体验。

当然手机拍照的画质并不单单只是由像素决定,还要考虑传感器面积、单像素面积、光圈大小、镜片数量、程序算法等等,不少厂商为了提升拍照性能,不断在这些因素上努力突破。

今天我们就来聊聊,在提升手机拍照体验方面,厂商们到底在摄像头上下了那些功夫。

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4 轴机械防抖(镜头模组防抖)

关于手机的防抖技术,相信大家一定听到过不少,比如电子防抖、OIS 光学防抖、4 轴防抖等等。

防抖技术的支持并不单单只是因为抖动补偿,避免照片拍糊,有了防抖技术之后,还可以通过软甲算法,增加手机拍照的曝光时间、提高进光量,从而提高照片细节、色彩的捕捉,夜拍效果也有效提升。

一般来说电子防抖是厂商们用得比较多的防抖技术,其无需复杂的机械结构,主要依赖陀螺仪和软件算法,成本较低。

(谷歌 Pixel:陀螺仪电子防抖技术)

高级一点的手机则会采用 OIS 光学防抖技术,这种防抖技术的原理是通过在镜片组中增加一个使用磁力悬浮的镜片,配合陀螺仪工作,当机身发生震动时,能检测到轻微的抖动从而控制镜片浮动对抖动进行一定的位移补偿,从而避免了光路发生抖动,实现光学防抖。

目前不少旗舰级也搭载该技术,比如:iPhone 7、三星 S7、乐视 Max、HTC 10、华为 Mate 8、努比亚 Z11 等。

当然在相机中更高级的防抖技术为 CCD 防抖技术,其通过传感器的浮动来进行抖动补偿,因此相比 OIS 光学防抖具有更高的灵活性和防抖性能,但这种技术只存在于专业的单反/微单相机中,手机中并未出现。

但厂商们依然利用了这种 CCD 防抖技术原理发明了 4 轴镜头模组防抖技术,其直接将整个镜头模组“悬浮”起来,再配合陀螺仪检测机身震动,从而控制镜头模组进行位移补偿,可实现 4 个自由度的抖动补偿,目前采用这种技术的手机不多,小米 5 是首例。

另外,vivo Xplay 6 以及 OPPO R9s 同样搭载了这种4轴机械防抖技术。

(vivo Xplay 6 4 轴防抖)

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全像素双核对焦技术

手机的对焦速度直接影响拍照时的操作体验,特别是对于喜欢抓拍的用户而言,目前的对焦技术有好多种,比如:相位对焦、反差对焦、激光对焦、红外线对焦等等。

不同的对焦技术优缺点不同,比如相位对焦对焦速度快,但对光线要求高;反差对焦对焦精度高,但对焦速度慢;激光对焦对焦速度快但距离限制明显。

其中相位对焦技术是目前高端手机中用得比较多的一种,其在数码相机领域已经非常成熟,在手机上的使用最早可以追溯到三星 Galaxy S5,此外还有 MX6、OPPO R7、Galaxy S6 edge 等,连苹果独创的 Focus Pixel 对焦技术本质上也是相位对焦技术。

而最新的全像素双核对焦技术则可以说是相位对焦的升级版,这是目前手机界内比较顶级的对焦技术,其通过在传感器上共用一个微透镜将对焦像素结合在一起,通过左右两个完整的像素形成对焦点,类似于人双眼看物体一样。

简单来说就是使得对焦面积增大一倍,进光量增大一倍,从而弥补了相位对焦对光线要求高的缺点,进而提高对焦速度。

目前采用这种技术的机型有:三星 GalaxyS7、OPPO R9s、vivo Xplay 6,其中 vivo 官方曾宣称,vivo Xplay 6 使用全像素双核对焦技术配合自家算法,最快可以 0.03s 完成对焦。

(vivo Xplay 6)

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超感光相机

“超感光相机”这个词语由小米 5s 这台手机的拍照宣称中得来,这个有底气自称为“暗夜之眼”、“拍照黑科技”的手机原因就在于其采用一枚拥有超大的 1/2.3 英寸感光元件的索尼 IMX378 传感器,其像素为 1200 万,单像素面积达到 1.55μm,其单像素面积是目前主流手机传感器里面对个最高的一个。

所以下面我们主要聊的就是传感器的单像素面积,因为成像画质不单单由像素决定,还要考虑镜头的光学性能、CMOS 面积、单像素面积等等,在相同的像素下,CMOS 面积越大,单像素面积则越大,因此接受光信号的能力就越强,直接带来的影响就是照片色彩、通透度更高,噪点更小,暗环境拍照效果更好。

而小米 5s 敢自称为“暗夜之眼”便得益于这枚单像素面积达到 1.55μm 的传感器,拿小米 5s 上采用的 IMX378 传感器与一般的家用卡片式数码相机传感器对比,几乎尺寸差不多。

对比小米 5 上使用的 IMX 298、小米 Note 使用的 IMX 214,也可以看出 IMX378 尺寸大不少。

另外谷歌的 Pixel 手机能在国外权威影像评测机构 DxOMark 被评为拍照表现第一名,其中一个原因便得益于其同样采用了与小米 5s 同款的索尼 IMX378 传感器。

(谷歌 Pixel)

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f/1.7 大光圈

玩相机的伙伴都知道,光圈是控制进光量和景深效果的关键因素,光圈 F 值=1/f=镜头的焦距/镜头光圈的直径,简单来说数值越小,光圈越大,在实际的表现中,假如光圈越大,进光量则会增大,画面会更明亮、弱光成像效果更好,减少噪点的产生,同时背景虚化效果也会更好,突出层次感。

厂商们不断在为加大手机光圈而努力,从最初的 f/2.8、f/2.4 到主流的 f/2.0,现在手机最大光圈已经达到 f/1.7,代表机型有三星 Galaxy S7、OPPO R9s、vivo Xplay6,另外iPhone 7/7 Plus 也达到了 f/1.8。

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6P 式镜片

很多手机的拍照参数中都会有提到 5P 镜片或者 6P 镜片,这个“镜片”其实是指摄像头传感器前端的透镜组,应用在手机中主要的作用是滤掉一些杂光(红外线、炫光等),在单反相机上还有变焦的作用。

理论上镜头片数越多,成像越真实。一般镜片上会有各种镀膜,这些镀膜可以滤掉人眼看不到却能被传感器捕捉到的杂光,还能提高正常光线的通过量,得到更接近真实的成像画质,还有聚集光线的能力,因此能提高照片的解析力和对比度。

6P 镜头就是由 6 片镜片组成的镜头,其能弥补 5P 或 4P1G 镜头的一些不足。蓝玻璃虽然可以改善眩光,但眩光产生很大原因是因为光线在镜片之间发生色散和反射,6P镜 头的结构设计上会有更多的余量来修正,从而达到减少眩光的效果。

不少手机都搭载了这种 6P 镜头,比如:iPhone 7/7 Plus、小米 5s、魅族 MX6、nubia Z9、华为荣耀 6 Plus 等,不过,考虑到成本问题目前大部分手机采用的都为塑料镜片,相对来说没有玻璃镜片成像质量好。

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双摄

很多人觉得“双摄”的噱头大于实用性,事实确实如此,不过有了“双摄”的支持确实对于手机拍照性能以及可玩性有一定的提升,像华为 P9、Mate 9 的彩色+黑白双摄就可以提高进光量以及细节的捕捉;iPhone7 Plus 的双摄则让手机实现光学变焦;红米 Pro 的双摄则可以“背景虚化”的效果。

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双色温闪光灯

摄像头旁边的闪光灯你可能觉得没什么技术含量,不需要什么大的改进,然而,你并不知道其依然还有很大的提升空间,目前最主要使用的是 LED 光源的闪光灯,普通的手机一般仅配备一颗 LED 闪光灯。

然而加入只有一颗 LED 闪光灯的话,由于灯光色温的影响会导致拍摄的照片失真,后来在 iPhone 5s 上首次使用了双色 LED 补光灯,这种双色温的闪光灯可以弥补闪光灯之间色温差异的问题,通过发出类似于太阳光的色温,从而提升照片真实性,目前很多旗舰手机都会配备双色温闪光灯。

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前置柔光灯

刚刚上面说完了闪光灯,在此之前你永远不会想到“闪光灯”会搬到前置摄像头上,自从国内自拍手机火热后,厂商们还真把“闪光灯”搬到了机身前部,其最早出现在 vivo 的 X7 上,这个有着“柔光自拍”称号的手机在前摄像头上搭载了一颗主要用于自拍的“柔光灯”,满足了伙伴们黑夜自拍的需求,后来 vivo X9 继续延续了这种优良传统。

除了 vivo X7/X9 这种柔光自拍外,苹果手机其实也有一种解决方案,从 iPhone 6s 开始,当用户使用 iPhone 6s/7/7 Plus 自拍并开启“闪光灯”时,其会在拍照瞬间控制整个屏幕发出最高亮度的白光,从而实现“柔光自拍”。

除了以上这些比较突出的升级外,厂商们优化手机拍照性能的做法还有很多,比如采用:定制传感器、高灵敏度的陀螺仪电子防抖技术、软件算法的优化等等,总之手机拍照的体验将会变得越来越好,或许现在离手机取代专业单反的时间还有很长,期待会有那么一天吧。

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