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聊聊成像的细节

2018-09-21 17:27:06 | 来源:Soomal | 作者:夏冈昆
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细节受到感光器性能、镜头光学素质、HDR、测光等等诸多算法的影响,其实很容易翻船。国内厂商在“细节”方面的表现整体不好,还需大力追赶。

来源:Soomal

我们常常在各类手机拍摄体验中提到“细节”,细节指的是什么呢?又有什么因素会影响到细节?这篇我们聊聊细节。

HUAWEI 华为 P20 Pro 智能手机-实拍-全尺寸原图-颐和园-谐趣园

制造商=HUAWEI;型号=CLT-AL00;焦距=4毫米;等效焦距=27毫米;光圈=F1.8;测光模式=模式;感光度=ISO50;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=标准;锐度=标准;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=731000/1000000000秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2018.04.24 16:54:14

Samsung 三星 Galaxy S9 智能手机-实拍-全尺寸原图-颐和园谐趣园

制造商=SAMSUNG;型号=SM-G9600;焦距=4毫米;等效焦距=26毫米;光圈=F2.4;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/768秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2018.04.24 16:55:26

Microsoft 微软 Lumia 950XL 智能手机-实拍-全尺寸原图-颐和园谐趣园

制造商=MICROSOFT;型号=LUMIA 950 XL;焦距=0毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.9;测光模式=平均;感光度=ISO50;白平衡=手动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=774/1000000秒;场景类型=标准;日期=2018.04.24 16:50:08;镜头=手动

先来看个例子,这是《HUAWEI 华为 P20 Pro 智能手机摄像头拍摄体验报告 》[作者:Soomal ] 中的一组对比,这组对比中,Lumia 950XL 细节表现最佳,柳条更为清晰,层次也更为分明。S9次之,柳条清晰,但层次稍弱。P20 Pro的柳条已经含糊不清。通常来说,我们使用强光场景来评估细节的最佳表现。

解析力与细节

解析力与细节,这两个词汇容易混淆,实际上还是有些区别的。在以前,成像的细节表现与镜头的解析力高度正相关,在很多时候,镜头的光学解析力高代表了细节高。实际上,它们是因果关系,因为解析力[光学]高所以细节好。

到了数码相机时代,感光器的总像素数量也与细节有关[胶片时代其实也有差别,专业级的胶片成像更为细腻],几十万的总像素一直发展到几千万总像素,总像素高意味着分辨 率[Resolution]高,分辨 率是大陆的翻译,对应的英文单词是Resolution,港台叫做解析度,这两种翻译其实都会误导菜鸟,认为像素越高越好。

实际上,像素高不代表细节就能上去,上图就是个例子,充分发挥总像素优势,需要软硬件高度结合,硬件指的是镜头、感光器等,软件指的是算法。还有很多厂商乐意提及单个像素尺寸,总像素低的就爱提这个,“单个像素尺寸越大,成像的质量就越好”,这差不多是很多人的共识,但这并不是绝对,它有个前提,就是“相同的技术下”,而现在技术更新很快,像素井的设计几年一变,前照式、后照式、堆栈式、F-DTI等等。

细节的内容

Olympus 奥林巴斯 PEN-F 微型可换镜头数码相机-实拍-银杏叶

制造商=OLYMPUS;型号=PEN-F;镜头=LUMIX G 25/F1.7;版权=Soomal;摄影师=Kungang;焦距=25毫米;光圈=F2.5;测光模式=模式;感光度=ISO200;白平衡=自动;对比度=标准;饱和度=高;锐度=强;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/4000秒;曝光程序=光圈优先;场景类型=标准;日期=2016.10.31 12:36:18

Apple 苹果 iPhone X 智能手机-实拍-银杏叶

制造商=APPLE;型号=IPHONE X;镜头=iPhone X back dual camera 4mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=28毫米;光圈=F1.8;测光模式=单点;感光度=ISO20;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/2525秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.11.14 13:22:06

细节表现大致分为轮廓和纹理两个部分。轮廓都很好理解,而纹理这个词日常用语中相对较少出现。什么是纹理,上面有两张银杏叶的照片,虽然不是同时同场景拍摄,但也能说明一点问题。可以明显看到奥林巴斯PEN-F拍摄银杏叶经脉清晰,而iPhone X拍摄叶子经脉模糊不少,这些经脉就是纹理。

再看一组对比,这次对比是两款不同的手机,同时同场景拍摄,更有说服力。这个对比差距明显,可以看到右侧设备具有明显的优势。栏杆上的线条、桥基石砖的表面颗粒感,都表现得更好。这些都是纹理。密集的柳条,其实也是纹理,同样是右侧设备更优秀。

根据纹理疏密特征,可以分为密集型和非密集型纹理,专业术语可能叫做高频和低频纹理。根据明暗对比特征,又可以分为低反差和高反差纹理。非密集高反差纹理并不是技术难点,难就难在对低反差密集纹理的处理上,即便是强光环境,很多机型也会对低反差纹理进行忽略或者涂抹。能处理好低反差密集纹理就能提升细节表现。

很多机型喜欢通过锐化的方式来表现“细节”,这里的“细节”是加引号的。锐化的算法很多,但优质的却很少,我们在手机上看到的,大部分如上图所示,简单粗暴的锐化。大部分锐化算法是谋求在深色边界插入浅色边缘,以达到加大对比度突出轮廓的作用,但如图所示,对纹理也会产生极大的负面作用。因为算法粗暴,所以我们经常能在锐化过度的画面中发现白边现象。锐化会牺牲细节,还会导致画面干硬。

细节其他相关因素

细节还受到很多其他因素影响,例如测光。这里示意的是激进的测光下,导致高光区域溢出,丢失了信息,损失了细节,这个很好理解。还有测光不足导致的暗部细节丢失,俗称死黑。测光导致的细节损失是非常可惜的,它并不是因为硬件无能为力,而是软件算法不够好导致的,属于不该有的损失。

HDR可以减少高光溢出暗部死黑的现象,但它通常又会带来新的问题,就是暗部会被算法提亮,噪点也会跟着放大。HDR还有一个对细节不利的一面,不太好的算法可能导致重影,这是多帧叠加没算好,一旦错位,对细节的影响,包括轮廓、纹理,都是非常大的破坏。

vivo X21 智能手机-实拍-乌镇-落叶

制造商=VIVO;型号=VIVO X21UD A;焦距=4毫米;等效焦距=30毫米;光圈=F1.8;测光模式=中央平均;感光度=ISO391;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=10/333秒;曝光程序=未知;场景类型=标准;日期=2018.01.02 12:29:09

弱光下,手机通常会启动各式各样的降噪算法,这其中有个保纹理还是去噪点的艰难抉择,通常来说,大家都选择了强力降噪。例如X21拍摄的这张《落叶》,叶子上的主经脉尚可辨识,更细的经脉早就糊成一片。但这样处理的结果就是,画面看上去还比较干净。

细节受到感光器性能、镜头光学素质、HDR、测光等等诸多算法的影响,其实很容易翻船。国内厂商在“细节”方面的表现整体不好,还需大力追赶。在后续的文章中,我们将讲述优秀的细节表现是个什么感觉。

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