陈可辛的《三分钟》,手机照相的五年

手机照相并不克不及「秒」单反,但是差距正在逐步减少。

导演陈可辛近来帮苹果拍了一部告白片《三分钟》,片尾的「iPhone X 拍摄」引发了不少争议,由于这次拍摄陈可辛用到了少量外设:比方长焦镜头、无人机、OSMO 手持云台。

陈可辛的这次拍摄击中了大局部民气中的痛点:

与专业的单反和微单相比,手机拍照常常照旧谁人「心悦诚服」的落败者。

经过这短短的三分钟,大概你曾经敌手机照相这近五年来的开展和体现得到了决心。但实践上,2012 年以来,手机厂商们「绞尽脑汁」,用上了种种改进手机照相成片结果的办法。手机照相与单反的差距正在逐步减少。

依据 DxOMark 的统计,从最早的诺基亚 808 到明天的旗舰手机(比方Google Pixel 2、iPhone X 和三星 Galaxy Note 8),苹果、三星和 Google 手机的图像质量和视频功能逐代上升,成片结果越来越好。

本文梳理了苹果、三星、Google 和华为的旗舰手机是怎样提拔照相的质量,让你在购置某一款手机之前,就对它的照相程度有了一个细致、片面的参照系。

「乌黑一片」照旧「噪点爆炸」

要想说清晰详细某一款手机的照相程度,起首需求树立一个评价照片质量的目标体系。依据 DxOMark 的评价体系,照片质量的优劣次要由纹理和噪点、曝光、主动对焦、变焦质量和散景结果这六大目标决议。

此中噪点和纹理比较片观感影响最大,尤其是夜景——照相程度不合格的手机经常体现为「乌黑一片」或许噪点特殊多,比方如许的:

为了增加噪点,提拔画面纯洁度,同时统筹夜景的亮度(亮度太低,画面也会丧失少量的纹理细节),无论是相机照旧手机,最常用的办法是添加图像传感器尺寸来改进相机的光芒捕获才能和图像质量。

瓶颈——传感器尺寸

但是更大的传感器尺寸关于设计轻浮化的手机来说是一个很容易到达的瓶颈——手机外部留给相机模组的空间就那么点巨细,很难塞得下更大的传感器尺寸了。这条路根本上被堵去世了。

另一种方法是长曝光——用较低的快门速率添加进光量,比方 Android 手机相机 UI 广泛提供的手动形式,你可以手动调理 曝光工夫和 ISO。如许拍出来的夜景确实很「润滑」,亮度也能到达「夜视仪」的程度。但条件是你需求一个三脚架,并且拍摄的物体最好是运动不动的——8 秒的曝光工夫十分容易拍糊。

用手机拍个照不只要带着三脚架,还要等上个 8 秒乃至半分钟,这可以说是用户体验的宏大发展了,也违犯了手机笨重化的初志。

「力挽狂澜」的降噪算法

现在主流旗舰手机的处理方案是算法,详细到低光照片的专业称号为时域降噪 (TNR),联合多帧图像数据以添加拍摄时累计的曝光工夫。兼并多帧图像来消弭噪点。

以 iPhone 5s 以来的历代 iPhone 为例,iPhone 6 的成像硬件与 iPhone 5s 相反,但它的噪点和纹理都比前代产物好。次要的缘由是 iPhone 6 装备了苹果的 A8 芯片,与 iPhone 5s 的 A7 处置器相比,A8 具有改良的图像信号处置器 (ISP)。DxOMark 提供的 5 勒克斯低光照片表现:从 iPhone 5s 到 iPhone 6,照片细节的添加十分分明,就像是你看腾讯视频的时分明晰度从标清上调到高清的差异。

降噪算法不但是会让「差的变好」,假如没优化好,也会让「好的变差」

比方新一代的 iPhone 7 Plus,相比前代,iPhone 7 Plus 的像素更高,镜头光圈更大,并且装备了光学防抖。但在细节方面,它和 iPhone 6 并没有太大的差异。由于苹果为了使iPhone 7 Plus 的噪点少于 iPhone 6,调解了 iPhone 7 Plus 的图像处置参数。

降噪算法「坑队友」的状况到了 iPhone X 这一代失掉了改进——iPhone X 得益于改良的时域降噪算法,噪点比 iPhone 7 Plus 低,并且拥有更丰厚的纹理细节。

汗青总是惊人的类似——异样的「坑队友」也曾发作在诺基亚 808 上。并且这位「长辈」实在更冤,由于诺基亚十分困难往手机里「塞入」了一个传感器尺寸高达 66 mm² 相机模组(即便是 2017 年,市道市情上尺寸比拟大的传感器,比方华为 Mate 10 Pro 也只到达了 29mm²),终极的成片结果却被算法坑了,乃至还不如传感器尺寸只要 18mm² 的 iPhone 5s。

固然诺基亚 808「底大」,但是诺基亚工程师只是复杂地移植了之前用于较小图像传感器的曝光战略,终极在 1 勒克斯的极低光下拍摄的样片是如许的:

「车祸现场」的诺基亚 808

主动 HDR

白昼拿起手机照相的时分,在有蓝天和景色的状况下,假如你想拍清晰景色的暗部纹理,需求点击屏幕把测光的核心瞄准要拍的景色。这种场景下拍出的照片,蓝天有很大几率过曝或许偏色。不时优化的 HDR 算法发扬了作用,你在这种高比照度场景也能拍出比拟蓝的天空。

主动 HDR 早在 2010 年的手机就有使用,但是直到 2013 年公布的 iPhone 5s,主动 HDR 优化的也并欠好。由 iPhone 5s 拍摄的样片可以看到蓝天,但天空的颜色依然比拟偏 青色而非蓝色,并且最亮的高光位地区依然呈现了一些剪贴纹理。到了新一代的 iPhone 7 Plus,主动 HDR 曾经可以完满地保存天空的颜色,并且 iPhone 8 Plus 也使暗影变亮了些,以便在十分暗中的远景地区中复原出一些细节。

「逆光也明晰」——这能够是 vivo 最乐成的告白词之一,借用这句告白词可以很抽象的阐明主动 HDR 的另一成效:改进逆光人像。

每年 HDR 算法的晋级也在不时提拔逆光人像的拍摄结果。iPhone 8 Plus 还添加了人脸检测功用,人脸和配景的图像细节变得更容易统筹了。

人像形式

说到拍摄人像,由 iPhone 7 Plus 动员的手机照相潮水是双摄像头加持的「人像形式」。有了这个功用,你再也不克不及像曩昔那样,复杂的以有没有人像的配景虚化来区分照片是单反照旧手机拍摄的。

假如你有女冤家的话,一台有人像形式的手机可以说是必备品了。

手机厂商们的配景虚化现在分红了三大派别:以苹果为代表的「广角+长焦镜头」的双摄派,以华为为代表的「双广角」派,以 Google 为代表的单摄像头派。

此中 Google Nexus 6P 和 Pixel 仅经过单摄像头就可以完成人像形式,可以说是真正表现了 Google「用数学照相」的弱小气力。不外与双摄像头的 iPhone X 、三星 Galaxy Note 8、华为 Mate 10 Pro 相比,照旧不敷完满。

依据 DxOMark 的测试,Google 这种单摄像头完成配景虚化的办法是在差别的核心设置下疾速延续拍摄几张照片,然后兼并拍摄后果。比方 Nexus 6P 在摄像头略微向上挪动时拍摄了一系列照片,由此发生的景深图常常会呈现一些错误。

苹果和华为代表的别的两个派别现在的旗舰机都能很好的完成配景虚化,不外 Mate 10 Pro 的「双广角」在焦距上有些亏损。Mate 10 Pro 的景深形式接纳等效 35 mm 左右的视野来拍摄人像,这并不是典范的人像焦距,无法拍出与装备了等效 50 mm 副镜头的 iPhone X 完全相反的人像照片。

「三大派别」需求改良的仍然是夜景,在惨淡的情况中,一切的图像都呈现了少量的亮度噪点,这在人像的肤色上尤其分明。

视频防抖

陈可辛在拍摄《三分钟》的进程中,最为紧张的外设之一是大疆 OSMO 手机云台。谁人小男孩在人群中穿越,奔驰着找妈妈的那段便是导演把 iPhone 和云台牢固在小男孩身上拍出来的。

实在,假如不是猛烈奔驰的场景,只这天常生存视频,比方近来很火的 Vlog,一台有视频防抖功用的手机也根本够用了。

视频防抖是一个需求手机软硬件高度协作的零碎,除了现在旗舰手机标配的光学防抖,更早的集成陀螺仪也曾经成为必备功用。

苹果是第一个经过集成陀螺仪数据来加强视频波动性的手机厂商。陀螺仪和图像传感器数据同步需求很好的软硬件协作,苹果发扬了它完全控制其手机上的一切硬件和软件元件的劣势,早在 2013 年公布的 iPhone 5s 上就曾经完成了比拟波动的视频结果。

而 Google Pixel 再次发扬了算法的劣势,经过「非因果防抖」的技能,运用约莫一秒钟的视频缓存器来让防抖零碎预测将来的摄像头活动。但是这种防抖功用需求陀螺仪提供十分牢靠的数据,2012 年或 2013 年的老旧陀螺仪组件曾经力所能及了——你在比拟旧的 Android 手机上即便装置了 Google Camera,也达不到 Pixel 的视频波动结果。

长江后浪推前浪,手机照相一代比一代更好了,除了算法和光学防抖的改良,新技能屡见不鲜,手机摄像头的光圈在变大,双像素传感器与相位传感器的联合带来了更快的主动对焦,人脸检测依托算法也变得愈加智能。

看得手机厂商们这么高兴提拔照相程度,消费研发单反的「牙膏厂们」是不是也要加把劲了?

图片和测试数据泉源:DxOMark

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