拍攝效果作為目前手機的重要指標之一，已成為手機的必爭之地，蘋果與三星多年以來在最佳拍照手機的爭奪上日益焦灼。從iPhone4S采用800萬像素后置攝像頭開始，蘋果在這一領(lǐng)域領(lǐng)先多年。當安卓達到了驚人的2070萬像素，卻仍在成像效果上無法匹敵iPhone“僅有”800萬像素攝像頭時，大家終于認識到影響手機拍照質(zhì)量的不僅僅是像素。除了像素之外，影響成像質(zhì)量的還有傳感器、鏡頭素質(zhì)還有軟件算法。三星在過去幾年一直在默默的提升軟硬件實力，隨著S6/S6Edge及后續(xù)機型的推出，終于在拍照上搬回一城。
像素的迷信
人們對像素等于拍照質(zhì)量的誤解是有一定歷史原因的，當手機和PDA上剛剛出現(xiàn)攝像頭的時候，只有區(qū)區(qū)30萬像素，成像質(zhì)量確實比較糟糕。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，手機像素一路飆升到夸張的4100萬像素（諾基亞808），筆者認為其中有兩個比較明顯的跨越式發(fā)展，第一個是30-130萬跨越到320-500萬像素，這基本上是一個從“無”到有的過程，手機拍照成為了真正有實用意義的功能，但此時的拍照效果仍差強人意，隨身攝影仍是卡片相機的天下。第二個跨越是從500萬跨越到800-1300萬，手機拍攝效果進一步提升，以iPhone為代表，在很多場景中手機已經(jīng)可以取代卡片相機。在這兩個跨越中，像素的提升起到了很大的作用，因此才給廣大用戶留下了一種高像素=高畫質(zhì)的錯誤印象，比如索尼的Z3，擁有2070萬像素的攝像頭，但實際的拍照質(zhì)量卻……當然，我們并不是說高像素沒什么用，高像素確實會帶來更好的解析力、更多的細節(jié)和更大的圖像尺寸，這在Note5與iPhone6的對比中盡顯無疑。但畫質(zhì)的好壞不是由單一因素決定，而是由像素、傳感器面積、鏡頭、后期算法共同決定的，下面就繼續(xù)來探究其他幾個因素對成像質(zhì)量的影響。
傳感器面積
我們都知道，無論數(shù)碼相機還是手機，決定成像質(zhì)量最為重要的一部分就是感光元件，感光元件主要有兩種，CCD和CMOS。其中CCD在在成像質(zhì)量更佳，但工藝復(fù)雜成本高，耗電也高于CMOS，并不適合在移動設(shè)備上使用，除了早期夏普的一些機型，已經(jīng)很少能見到采用CCD傳感器的手機了。昨天的文章中，我們已經(jīng)詳細的解讀了傳感器面積與畫質(zhì)之間的關(guān)系了，詳情請點擊《問世間CMOS，μm為何物》簡單的說就是：單位像素面積越大，成像效果越好。但在同等像素數(shù)目下，單位像素面積越大，感光元件的面積和厚度就越大，所以傳感器面積并不是越大越好。因此各大手機廠商都在像素、傳感器體積和畫質(zhì)之間尋找一個合適的平衡點。
鏡頭組的秘密
對于手機攝像頭通常有兩個比較重要的參數(shù)——光圈和廣角。其中廣角與焦距成反比，廣角越大，焦距越短。而焦距與鏡頭厚度成正比，即焦距越短，鏡頭模組厚度越小。所以大廣角除了能帶來更廣的視角更大的拍攝視野外，還能降低鏡頭模組的厚度。但越是大廣角的鏡頭，光學(xué)設(shè)計就越復(fù)雜，需要采用非球面鏡片和高折射率的玻璃來糾正畸變和像差。因此手機上常見的廣角多為35-28mm，用戶對此無需做太多的糾結(jié)。
除了焦距之外，另外一個比較重要的指標就是光圈了。與相機的鏡頭類似，光圈數(shù)值越小，則光圈較大。由于體積和硬件結(jié)構(gòu)的限制，手機鏡頭的光圈都是固定的。如果其他條件相同，則光圈越大，可以達到傳感器的光線也就越多。在弱光環(huán)境下，大光圈的畫面亮度也就更高。目前拍照比較好的手機光圈一般都達到了F/2.4以上。
除了夜拍效果更好之外，大光圈的意義還在于更大的進光量可以提高快門速度。我們舉個例子，拍攝同一張照片，需要一個固定數(shù)值的進光量，用大光圈的鏡頭，我們以1/22秒的速度就能完成拍攝。而小光圈的鏡頭，想得到同樣的進光量，就要延長曝光時間，在這個過程中如果您的手不小心抖了一下，那么不好意思，照片花掉了。更快的快門速度，更快的抓拍速度，這也真是大光圈的另一大意義所在。
數(shù)碼相機的鏡頭是由多片鏡片共同組成的，根據(jù)功能和作用又會分為不同的鏡頭組，我們舉一個例子，一個鏡頭有7組11枚鏡片，既這款鏡頭共有9枚鏡片，這9枚鏡片又分為7個鏡頭組?，F(xiàn)在手機的鏡頭組通常為4片、5片或6片，其中5片通常標為5P，6片則為6P。采用5P或6P鏡頭的機型往往會被廠商拿來當宣傳噱頭。理論上由于不同的廠商、不同的產(chǎn)品采用的技術(shù)是不同的，因此不能單純以鏡片數(shù)和鏡頭組來判斷鏡頭的素質(zhì)。
除了鏡片數(shù)之外，鏡片的材質(zhì)也很重要，鏡片通常分為玻璃與塑料兩類，玻璃的透光率更佳、光學(xué)性能更好，成像質(zhì)量上有更大優(yōu)勢。但玻璃透鏡的成本較高，可塑形能力也沒有塑料強，因此除中高端機型或一些以拍照為主打功能的手機外，不少手機采用了成本相對低廉的塑料鏡片組。
而商家在宣傳中的的藍寶石、大猩猩玻璃鏡頭，大多數(shù)上只是鏡頭的“保護玻璃”，表層材質(zhì)的硬度只決定了鏡頭抗磨損能力，對畫質(zhì)并沒有提升作用。比如iPhone6采用的藍寶石鏡頭，實際上只有最外層的保護玻璃為藍寶石材質(zhì)。
軟件算法的重要性
除了硬件上這些影響外，廠商對相機的的優(yōu)化，也就是相機的算法，對于成像質(zhì)量來說也是非常重要的。索尼作為目前最重要的手機攝像頭生產(chǎn)商，為多家手機制造商提供攝像頭，被廣泛的應(yīng)用于包括蘋果、三星、華為、小米等諸多廠商，但采用同一型號攝像頭的不同機型在成像效果卻有很大差異，這便是廠商在相機優(yōu)化和算法的“軟實力”的差距造成的。以上圖為例，iPhone在色彩和白平衡的準確度上的進步有目共睹。我們可以看到iPhone早期機型上色彩明顯偏暖色，在4S之后，色彩偏向于真實。下面我們以國外媒體的iPhone歷代拍攝效果為例解讀一下算法的差異。
首先，4在白平衡出現(xiàn)了問題，并沒有切換到肖像風(fēng)格上，色彩比較詭異，但這也同時說明了一個問題——白平衡對于一張照片的重要性。即使一臺手機配備了再好的攝像頭組件，但你的軟件算法上出現(xiàn)問題不能準確的判斷白平衡，那么再高的像素也只能拍出這樣詭異的紫色皮膚。排除4代的樣張外，我們可以看到現(xiàn)在iPhone相比早期機型，整體色調(diào)更加偏暖，膚色也更加偏紅。與此同時亮度優(yōu)化也不斷進步，背景越來越明亮，對比度也有一定提升。
在夕陽的對比中，我們可以看到圖像的質(zhì)量有著明顯的改善，在早期機型拍攝的樣張中，我們深圳看不到夕陽的痕跡。以4S為分界線，之后的機型在水面的亮度上有著明顯的提升，3GS和4的水面亮度偏低，損失了很多細節(jié)。在像素不變的前提下，6相比5S在細節(jié)上也有一定的提升，這便是算法上帶來的提升。
在較弱光條件下，5S和6相比前幾代機型有了明顯的進步，畫面亮度較前幾代機型提升明顯。3GS、4、4S在白平衡上明顯有些偏差，畫面明顯偏黃，這方面5S和6已經(jīng)非常準確。除此之外，在放大的樣張中，iPhone6的表現(xiàn)非常出色，控噪水平相比5S有了不小的提升，這也正得益于蘋果日益精湛的算法。
01月07日 18:14
