泥濘中前行 手機攝影是如何提升畫質的

攝影筆記 發佈 2020-03-03T10:31:20+00:00

之前不止一個人問我,如何看到手機把相機的市場侵蝕了一大塊的問題。其實這麼多年來,相機市場逐漸萎縮,只是吐出了原本不屬於它的那部分市場。相關連結:大變焦手機必須突破的命門

之前不止一個人問我,如何看到手機把相機的市場侵蝕了一大塊的問題。而我的回答很簡單。其實這麼多年來,相機市場逐漸萎縮,只是吐出了原本不屬於它的那部分市場。


曾經,你要是想拍個照片,但是又沒啥高要求,能選擇基本就是卡片相機。當手機逐漸滿足你的要求的時候,卡片相機再輕薄也是一個累贅。


所以沒發現嗎?這些年的相機市場上能引人注目的,基本上都是科技感滿滿的偏專業的相機了。


但是要知道手機能夠拍照,基本上從2002年左右就有了——想想吧,快20年前了。而相機市場的大爆發其實在2008年左右都是方興未艾。


怎麼直到最近幾年,手機替代相機的大潮才真的到來呢?


主要原因是……想想那些年30萬啊,130萬的攝像頭那個渣畫質吧。


今天咱們就聊聊提升手機畫質中的那些科技。


為什麼手機迅速成為大家主要的拍攝工具呢?因為一個是小,第二就是便宜。


手機有多小呢?其實幾年前的卡片相機,從體積上來說早就比手機做得更小了。但是我依然要說手機小。因為不管怎麼樣,你都要買個手機,因為這是一個信息終端。


同樣的,雖然很多手機價格比單反微單都不知道高到哪裡去了。但是我依然認為手機便宜。因為就算不拍照,你該花5000或者10000買那個你喜歡的手機,你依然會買。


所以從拍攝器材的角度來說,誇張一點,手機的體積為0,價格為0。


所以可以說讓手機迅速成為普及型攝影器材的,就是因為小。同樣,讓手機在拍照領域艱難前行的,也是因為手機小。


咱們今天要聊聊的畫質,也是因為你要在很小的空間內去做。所以我形容手機攝像頭的發展就是在泥濘中前行。


但總歸是前行的。


我覺得各個廠商都非常了不起。


那麼哪些技術是提升了畫質的呢?


1、更大的傳感器和更大的光圈


手機攝像頭後面都有個傳感器。基本上有幾個攝像頭就有幾個傳感器。其中最重要的就是那個主攝。當然,我認為其它的也都重要。


手機攝像頭從原來很小很小的傳感器,就是3.幾分之1英寸的。逐漸逐漸進化到了現在1.幾分之1英寸。



傳感器在相機圈裡有句話叫做「底大一級壓死人」。這句話放在手機圈裡一樣適用。


因為手機傳感器小,所以能夠接受的光少。所以……


同學們,知識點來了。我們拋開別的因素不談。你記住,能夠接收的光越多,你的畫質就是越好!


所以,大家知道手機傳感器大的優勢了吧。雖然再怎麼大,也沒什麼虛化能力。但是,畫質的提升絕對是實實在在的。


更大的傳感器,吸收的光越多啊。


這裡要額外說一下。每次看到手機裡面的傳感器又大了,肯定會有人提兩款手機。一個是諾基亞的808,1/1.2英寸的傳感器。話說那個體積,以及那個銷量。非主流的咱們就別談了吧。


此外還有松下的CM-1,是更大的1英寸底。就是咱們常說的黑卡的傳感器大小。真的不小了。但是在松下,這算是相機序列。就算是個能打電話的相機。升級款,還把打電話的功能取消了。而且那個銷量。非主流的咱們就別談了吧。


同樣的,早些年的時候,每次手機發布會還有一個要和友商比的,那就是光圈。手機攝像頭光圈基本是固定的。而且都很大。一般來說,F1.7和F1.8都是滿街跑的。


儘管實際的開的門很小,但是同等條件下,光圈越大,進光越快,這個還是沒啥問題的。所以更大的光圈,其實也是手機在努力地吸收光。


2、從背照式到堆棧式


什麼是背照式呢?與之對應的就是前照式。前照式就是光電二極體在線路層下面。而真正感光的就是光電二極體。


所以你有沒有發現,線路是很礙事兒的……


那麼背照式就是光電二極體對線路層說:「喂喂,不感光的那位,你後面去。」大大提升了感光的效率。


而堆棧式可以看成背照式的再升級。讓處理迴路也到後面去。這樣可以更好優化像素部分的畫質,同時優化電路部分的性能。不需要在一個面上爭搶資源了。畫質進一步提升。



如果您看著暈,沒關係。反正就是從前照式到背照式再到堆棧式的進化。而現在的手機基本上都是堆棧式的了。


那麼從這個進化軌跡來看,我們的像素感受到了更多光。畫質也自然會更好。


3、一直相伴的算法


從手機有攝像頭那天起,算法這個東西就存在。額,其實數位相機也有。光線通過鏡頭,到達傳感器,然後把數據傳到影像處理器。最終成為我們看到的照片。


所以相機的畫質三要素就是,鏡頭、傳感器和影像處理器。


手機同樣也是這樣。


一個鏡頭和傳感器的組合,如何調教以及如何利用算法優化,也非常體現一個廠商的軟實力。


4、多幀合成


因為手機傳感器小,尤其是早年間。所以感受的光非常少。畫質自然提升不上去。這一點在夜景的拍攝中尤其明顯。早年間的手機基本都是日光機,一旦拍攝夜景,絕對慘不忍睹。


於是手機廠商們想著,反正傳感器一時半會大不了。單次感光的光量就是不夠,那麼就多次唄!


我們舉個例子。比如你就是傳感器上的一個像素點。這時候拍照了。你接收到了一個紅的光。


那麼你覺得你拍了什麼呢?


別管是什麼了,反正就是個紅色的東西。可能是紅花,可能是彩霞,可能是姑娘的紅紗巾。多美呀!


「花兒為什麼這樣紅,為什麼這樣紅~~~?」


先別唱歌!


如果是多幀降噪技術呢。你還是傳感器上的一個像素點。這時候拍照了。其實你的主人就拍了一張,但是你卻連續工作了6張。


第1張你看到是一個紅色的光。但是第2張一直到第6張,你接受到的都是一個屎黃色的光……


那麼你的判斷呢?可能第1次拍攝,和第2次的第1張都是紅色噪點而已。哪有什麼花兒為什麼這樣紅。你拍的可能只是一坨……你主人要吃涮羊肉,拍芝麻醬準備曬朋友圈而已。


所以你發現了吧,拍攝更多張,也是為了感受更多光。


多幀技術不僅僅可以控制噪點。其實在HDR(降低光比)等方面,也都是很厲害的。


5、高像素傳感器輸出低像素


有人問過我,1億像素有意義嗎?


當然有的。不管是4800萬像素級別,輸出1200萬像素的照片,還是6400萬像素級別,輸出1600萬像素的照片。像素合併之後,畫質會大大改觀。所以1億像素合併之後,自然也會得到相同的效果。



高像素可以單獨用,讓我們有更高的像素。可以有更大的輸出尺寸,也可以有更大的後期裁切的空間。


而我們不需要這麼高像素的時候。手機往往還可以幫我們合併為比較低的像素的照片。這個像素級別也是夠用,同時畫質會有很大的提升。


更多的像素合併為1個大像素,自然單個像素感受到了更多的光。


同時,還可能依靠算法,得到比低像素傳感器更好的畫質。


舉個小例子。你是手機的一個像素。你看到了一個紅光。但是你周圍的三個小夥伴都說:「不,我們拍到了麻醬!」那麼你可能又遇到噪點了。


更高像素的合併,給了糾錯的機會。


所以不僅僅是小米和三星,華為也一直說雖然手機像素高,但是默認依然是低像素的照片尺寸。其它廠商也是如此。


6、RYYB


提到RYYB,很多人會想到偏色。但只要算得好,其實並沒有偏色的煩惱。


那麼RYYB為什麼說會比RGGB傳感器畫質更好呢?


R就是紅色,G就是綠色,B就是藍色。



RGB就是三原色。RGGB就是採用了一個紅色像素,兩個綠色,一個藍色的模式。因為人眼對綠色最敏感,所以綠色有倆。


什麼顏色只允許什麼光線到達像素,所以這個像素也就變成這個顏色的像素啦。



感受到了紅綠藍之後,照片有了色彩,再通過算法合併拆分。就有了五光十色的照片。


而RYYB則是將綠色的G,變成了黃色的Y。黃色光是由綠色+紅色組成的。所以黃色像素可以同時感受紅色和綠色光。


通過的光更多了,感受到的光更多了。所以也是為了吸光。


其實不僅僅有RYYB,還有RGBW,W就是白色,讓三原色都能進來。但是因為這個W像素進來光太多,太亮,所以容易這個像素過曝,不好控制。


這樣的色彩矩陣,會增加影像處理器的計算量,但是隨著技術發展,處理能力持續增加。相信不同的色彩濾鏡陣列也會是一個很好的發展方向。畢竟感受到的光線更多了呀。




以上各種科技,其實可以同時存在於你手裡的一台手機上的。而這些都是手機整個產業鏈不斷進步的結果。


從而我們享受到了更好的手機拍攝畫質表現。


手機小巧的體積註定了做畫質是艱難的,因為小,所以光就少。我們看上面的諸多技術,都為了得到更多的光線。所以看著手機拍攝的好照片,裡面也有很多從業人員在泥濘中艱難前行的功勞啊。


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