再也不當小白系列之你根本不懂手機攝像頭?

資料來自於殺價幫和ZEALER的視訊,由本人整理髮布

方法/步驟

經常會聽見有人說“我的手機畫素比你高當然拍照的效果比你好啊”,又聽見有人說“你的手機畫素比我高拍照還不如我的好”“因為我的手機畫素很差”云云,似乎現在的消費者將所有的問題都怪罪到手機的畫素問題上。但事實就是這樣嗎?

首先我們來講解一下相機是怎樣成像的。相機的成像就是我們初中(小學?)學過的小孔成像原理,外面的景物通過小孔在屏上形成一個倒影,如果將這塊屏換成一塊感光元件,這個倒影就會記錄在感光元件上,最後通過一定的技術手段形成我們看見的相片。大家可以看一下這個單反相機的光線路徑,光線經過鏡頭,在一塊反光鏡上反射,最後通過取景器,人眼就可以看見我們要拍照的景象,當我們決定要拍的時候,就按下快門,那塊反光鏡就會落下,光線就會落在感光元件上,形成影象。單反相機在拍照時的“咔噠”聲就是反光鏡落下再彈起的聲音。

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這裡我們已經接觸到了一個非常重要的部件——感光元件。在手機上所用的感光元件都是CMOS,CMOS是一塊方形的元件,那這塊元件和畫素有什麼關係,和拍照的效果又有什麼關係呢?我們假設下面兩個大的方形就是兩塊感光CMOS,它們的邊長都是4,上圖中方形被分成了4塊,那麼就可以認為它的畫素為4,每一個畫素的面積是4,也就是它的單畫素尺寸為4,下圖中分成了16個,就相當於是16畫素,它的單畫素尺寸就是1。很顯然,上圖中的單畫素尺寸要比下圖大得多,這樣在拍照的時候,上圖中的每一個畫素就能感受到比下圖中每一個畫素更多的光,這樣,在同樣條件下,拍出來的照片效果就要好的多,特別是在光線不好比如說拍夜景的時候,這種優勢就更加明顯。單畫素尺寸過小還有一個壞處就是噪點比較明顯。什麼是噪點?後面會講。

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那高畫素又有什麼好處呢?高畫素的好處就是你拍出來的照片更銳利,細節解析力更高,細節更加豐富,比如一些遠處的景物,你想拉近拉觀察,這時候高畫素的優勢就出來了,畫素過低拉近後模糊一片,高畫素拉近後依然可以清晰的看見。當然這只是對於手機的數碼變焦而言。但是我們在有些時候會發現,即使兩臺手機的畫素相同,在細節解析力反面也會有差別,這就是軟體上的優化的差別了。先看上邊這張原圖,先忽略照片效果的好好壞,只看解析力,兩者還無法看出大的區別,但是將兩者同比放大,再看建築上的文字,兩者的差別就非常明顯了。左邊的是4100萬畫素的諾基亞Lumia1020,右邊的是2070萬畫素的索尼Xperia Z1。

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還記得之前講的那個“咔噠”聲嗎?對,就是快門的聲音。玩過單反的童鞋都知道,快門的時間是可以調整的,那麼這個快門的時間對照片又會有什麼影響呢?大家先來看兩張照片

左邊的快門時間比右邊的要短,大家可以直接觀察飛濺的水滴,左邊的清晰可見,而右邊的水滴已經連在了一起,這就是快門的時間對照片的最直接的影響。因為所拍的景物是動態的,當快門開啟的時候,每一個動作都記錄在了感光CMOS上,最後形成一張照片,所以有動作的地方就糊在了一起。

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要拍出這樣的照片,快門的時間久一定要短,因為這是一個抓拍的動作,如果快門的時間過長,動作就糊在了一起,就是一張廢片。這張照片的快門時間為1/4000秒,是一個相當短的時間了。當然也並不是所有的照片快門時間短就好。

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大家再看這張照片,這就是用0.6秒的快門拍出來的,就有一種不同的美感。

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快門時間的長短還有一個影響就是對進光量的影響,這個也很好理解,快門的時間越長,光子進入的就越多。在手機中,快門的時間都是自動的,有些手機在暗光下,快門的時間比較長,這樣就容易拍出廢片,因為你的手不可能保證絕對沒有抖動,一抖片子就廢了,哪怕一丁點的抖動就會對照片造成影響。比較好的解決方法就是用光學防抖系統,這樣即使你的手有抖動,光學鏡片也會抖動做一些調整,這樣就能保證照片的質量了。

機的成像原理是小孔成像的原理,沒有了小孔,一切都是空談。在手機和相機上,這個小孔就叫光圈。光圈的大小是可以調節的。

光圈面積大小是用f/1.4、f/2、f/2.8、f/4、f/5.6、f/8、f/11、f/16、f/22、f/32這樣的數值來描述,注意:“f/1.4”讀作“一點四分之艾幅”,不要忽略“/”這個分號(f:相當於一個固定值吧),為什麼要強調這一點?你懂了就可以輕鬆的知道f/1.4是大光圈,f/32其實是很小的光圈。尤其是專業人士們溝通的時候經常省略這個分號,他們會突然對你說:“5.6光圈太大了,調小點吧”,你要是調成2.8的就鬧笑話了。

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那光圈的大小對照片又會有什麼影響呢?當光圈比較小的時候,無論景物離得有多遠,都是清晰的,當光圈比較大的時候,離得近的景物還能保持清晰,離得比較遠的景物就變得比較模糊了。這個就是我們所說的背景虛化。

就像這兩張照片所展示的,由於1.2的光圈太大,導致後面的景物一片模糊。

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大家再看這張照片,這是一張蝴蝶的特寫,大的光圈虛化了背景,突出了特寫的內容,照片也更有層次感,這就是大光圈的福利。

大光圈還有一個福利,就是增加了進光量,在光線不好的地方也能拍出比較好的照片,這個也比較好理解,光圈大了,同時進入相機的光子就多了。

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現在我要抓拍(快門時間短)一個遠處(小光圈)的景物,但是光線有比較暗怎麼辦?還記得我們講到的那個CMOS感光元件嗎?那個感光CMOS的感光度是可以調節的,它的感光度我們通常用ISO來衡量。可以這麼理解,ISO越高,即ISO後面的數值越大,感光CMOS就越敏感,在同樣的光圈快門下,就能獲得亮度比較高的照片。但是事物總有正反兩面,高ISO帶來的壞處就是噪點非常嚴重。

家看這一組照片,ISO依次增大,照片中的點就越多,這些點就是所謂的噪點,如果大家還不是很清楚,再看一張照片

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這張照片就非常清楚的展示了什麼是噪點,無需多講。

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僅僅做到了這些,就能拍出一張效果非常好的照片嗎?NO,NO,這還遠遠不夠!這些都是硬體上的問題,只要上一個好一點的硬體,問題基本上就能解救,問題最大的就是在軟體的優化上,這也是國產手機拍照效果普遍比較差的原因。

在軟體的優化上,最主要解決的就是色彩還原和白平衡的問題。

什麼是白平衡?弄清楚白平衡先弄清楚色溫。色溫的概念比較繞,也不容易懂,我就不說了,你只需要知道,純淨的白色偏向黃色叫色溫偏暖,偏向藍色叫色溫偏冷。白平衡就是問了解決色溫的修正問題。

大家看這兩張照片,路面本來應該是右邊的顏色,但是左邊的照片卻已經發紅,這就是白平衡不準,色溫偏暖。

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大家再看這兩張照片,左邊的明顯發藍,色溫偏冷。

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除了這些,還會出現白平衡漂移的現象,就是小概率的出現單張照片出現嚴重的白平衡不準的現象。

顏色還原的問題簡單,一聽就懂,就不用講了。

軟體還需要解決噪點的問題。還記得前面講過的嗎,有時候在兩臺手機畫素相同的情況下,細節解析力也是不一樣的,這就是軟體的功夫,對噪點部分進行塗抹,使得那些噪點變得不再那麼明顯。

為什麼國產手機的拍照差,因為就是這方面的人才非常稀缺,因為他既要懂得如何去調引數(快門和ISO,光圈的大小事固定的),又要懂得如何去程式設計。對於照片而言,並不是越接近真實就越好,畢竟人都喜歡看PS的美女,他就是要做到在真實和好看找到一個平衡點。

相信我講了這麼多,你再也不會將所有的罪過歸咎於畫素了吧!

照片, 畫素, 攝像頭, 小白,
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