iPhone 6 後置攝像頭使用什麼感測器,為什麼仍保持 800 萬像素?
主流旗艦手機像素 1300W、1600W、2000W 層出不窮,技術瓶頸應該是沒有的。技術瓶頸尚未達到的情況下,如果僅是說 800W 像素夠用,恐怕不能令人信服,尼康當年的 600W 夠用論,1200W 夠用論就曾經被打臉。
一直想寫篇文章糾正一些數碼影像領域一般用戶常見的誤解,解答一些問題,但確實這個話題涉及的知識比較多並且還比較困難,好多專業性的資料我的水平根本看不懂,所以總是在等知乎有一些內行出來科普。但既然這麼久以來都沒什麼專業人士發言,我就以我目前能掌握的知識儘可能就這方面的問題做些科普吧。
首先糾正一個幾乎所有普通用戶都會搞錯,也曾困擾我多年的誤解:
絕大部分數字成像設備的感測器是拜耳陣列感測器。這種感測器的基礎形態如下:
拜耳陣列感測器的每一個像素都是單色像素,相鄰的2x2共四個像素組成一個基本陣列,每個陣列有二綠一藍一紅像素。
拜耳陣列感測器的像素數量即是所有負責成像的單色像素數量之和。典型地,一個1000萬像素感測器會有500萬個綠色、250萬個紅色和250萬個藍色像素。
但是幾乎所有的數字顯示設備,包括顯示器、投影儀等,其像素數量是所有彩色成像單元的總數量。每一個顯示器的「像素」都是由紅綠藍三個子像素組成的,一些特殊的顯示設備如三星的Pentile屏幕,每一個像素由一個綠色和一個紅或者藍色像素,共兩個像素組成。換句話說,一般的顯示設備的單色像素數量是其標稱的像素數量的3倍或2倍。如果像成像設備一樣以單色像素計算像素總數,那麼典型的1080p顯示器就有1920x1080x3,大約620萬的單色像素。
大部分的顯示屏都是這樣的形態,每個像素由紅綠藍三個子像素組成。常說的「24bit色彩」指的就是紅綠藍三色各有8bit深度,加起來就是24bit。
但是大家都知道,大多數的數字成像設備拍攝出來的圖像都是以三色像素計數的。例如800萬像素的相機輸出的jpg照片,在瀏覽器里看屬性一定是800萬像素,每個像素都是24bit彩色。可既然感測器每個像素都是單色,為什麼輸出的卻是彩色的信息呢?這就涉及到拜耳陣列感測器輸出圖像的關鍵步驟——反拜耳運算了。
所謂反拜耳運算屬於數字插值技術的一種。具體來說就是感測器生成圖像時,每一個單色像素參考同陣列的其他三個像素捕捉的光學信息,「猜」出本像素接收的其他兩種光線的數據,並以此生成包含三色光譜信息的像素。換句話說,反拜耳運算是一種三倍插值運算。與普通用戶的常識不同,絕大多數拍攝設備所生成的圖像從一開始就是這樣插值出來的,所謂「沒做任何插值運算」的圖像除了少量專業設備外一般是不存在的。
接下來進入主題:成像設備像素數量、感光面積和圖像質量的關係。
首先,既然我們已經知道拜耳感測器生成的圖像都是經過插值的,那麼該如何計算圖像的清晰度呢?倘若沒有這個插值過程,比較好理解的就是理想狀況下圖像的清晰度=圖像的像素數量,亦即每一個像素都真實地還原了其捕捉到的場景的某一點的光線信息。但是既然存在這樣的插值,就有可能出現生成圖像的信息並不是真實的場景信息的情況。這方面有一些對應的數學研究,其結論是在理想狀況下,拜耳感測器生成圖像的實際清晰度在每個方向都等於感測器像素數的約78%。例如某個感測器的解析度是4000x3000,則縱向上其實際清晰度是3120條垂直線;橫向上其清晰度是2340條水平線。理想狀況下如果用它拍攝一組密集排列的黑白相間的細條紋,生成的圖像上可以數出橫向最多2340條黑色/白色的條紋。
測試設備解析度時,用設備拍攝類似這樣的測試卡,輸出圖像後看看能看清哪個等級的線條組,則設備解析度就是什麼等級。
而醫學上經過研究發現,人眼的解析度同樣是有限的。我們常說某人視力是1.0、1.5,指的就是眼睛分辨場景細節的能力。典型1.0的視力下,在30cm的距離上人眼最多分辨每英寸300條水平線。物體距離人眼越遠,人眼能分辨物體的細節就越少(亦即「越遠越看不清楚」);同時,距離越近人眼聚焦的範圍越小,越遠範圍越大,30cm距離上人眼只能關注一小塊屏幕,3m距離上人眼可以關注一個60寸的電視。進一步就可以推導出,人眼不動時對於某一張圖像的細節分辨能力是有極限的。比如一幅清明上河圖,無論是放大到原始大小還是縮小到A4紙尺寸,人們都不可能一眼就看清整幅圖像的全部細節——尺寸太大,一次看不過來;尺寸太小,過小的細節又不可能看得清楚。這個極限經過研究,大約是在1000-2000水平線左右。那麼結合上面拜耳感測器的清晰度計算方法我們可以知道,理想狀況下大約4000x3000的感測器生成的圖像就足以讓人一眼看上去覺得足夠清晰了。無論是在7寸照片上列印還是在100寸屏幕上投影,這樣精度的圖像不細看是看不出細節的不足的。
然而現實總是比理想殘酷很多。上面所說的這種情況僅僅是最佳條件下的狀況。實際情況遠比這要複雜許多。
首先,拜耳感測器生成圖像的清晰度受演算法的影響。雖然理想狀況下其能達到像素數78%的清晰度,但當場景顏色排布較為複雜時,生成的圖像往往會出現物體邊緣偽彩、條紋物體摩爾紋、邊緣鋸齒等狀況。這些狀況降低了圖像的實際清晰度。
更為嚴重的狀況出現在場景明暗反差過大時。感測器捕捉場景信息時,場景的明暗反差很有可能超過感測器性能極限。場景的明暗反差程度被稱為動態範圍,感測器承受場景明暗反差的範圍被稱為寬容度,單位是ev。某個場景的動態範圍是1檔,意味著場景最亮點的亮度是最暗點亮度的2倍;如果是兩檔就是2^2=4倍,以此類推。晴天中午,太陽與樹蔭下的亮度差異可以達到近20檔。當場景的動態範圍超過感測器的寬容度時,記錄下的圖像中超過寬容度的部分就會變成相同的亮度,且細節基本丟失。
可以看出,第一張圖片明亮部分的細節以及男性身體陰影部分的細節幾乎完全丟失。很顯然,感測器的寬容度會在明暗反差較大的場景中影響圖像的細節還原能力。
另一種情況出現在場景過暗時。絕大多數用戶都很熟悉「噪點」這個辭彙。當設定的感測器靈敏度過高(亦即ISO設定過高)時,接收較少光線照射的感測器像素的自身電流會掩蓋接收光線所產生的電流,生成無規則色彩的像素點,亦即噪點。黑暗場景下為了拍出亮度正常的照片,用戶往往需要設定較高的ISO值,結果就會在圖像上發現大量噪點。很顯然,這些噪點會嚴重影響圖像的清晰度。感測器抑制噪點的性能被稱為信噪比,信噪比越高則噪點出現的越少。
哪些是星星,分得清嗎?
講了這麼多寬容度和噪點的東西,這些又和感測器像素有什麼關係呢?
非常不幸的是由於數字成像設備的技術原理限制,在其他條件都相同的情況下,一定尺寸的感測器的像素數量與寬容度和信噪比都成反比。想要同時增加像素數量、寬容度和信噪比,只有提高感測器整體技術水平或縮減色彩表現力(很少使用的手段)、降低像素刷新速度等(會影響連拍、攝像性能,所以也很少用)。換句話說如果技術水平沒有提升,感測器尺寸不變,那麼提升像素數量幾乎必然會影響到寬容度和信噪比。而寬容度和信噪比的下降,反過來又會在很多場景中嚴重影響成像清晰度。本來增加像素是為了提高清晰度,可是這樣一來增加的清晰度又被抵消很多,甚至於下降了。可是很少有成像設備能夠經常在理想的場景下拍攝圖像,尤其是通常沒有任何輔助拍攝器材,又需要隨時記錄生活的普通消費者最容易碰上上面這個尷尬的矛盾。專業的攝影場景通常都會使用遮光、反光設備和燈光來降低整個場景的明暗比,增加場景的亮度。為了儘可能獲得理想的成像,專業設備通常使用尺寸較大、耗電較多的高性能感測器以及沉重、巨大、高精度的鏡頭;結果經常需要面臨更加嚴苛拍攝場景的用戶卻只能拿著小體積的手機拍照,簡直就是痛苦的考驗。
在這樣的事實面前,消費級成像設備就必須做出艱難的選擇和取捨。一方面,成像單元的體積、重量、能耗往往受到嚴格的限制;另一方面,用戶拍攝的場景卻是千變萬化。尋找應對這樣情況的最佳策略是非常困難的。最理想的情況是技術迅速進步,使得小尺寸設備達到如今高性能攝影機的性能水平——但多年的經驗證明這方面的進步速度相當緩慢。那麼在種種限制下,選擇成像器件的像素數量指標就成了很重要的一環。
前面我們已經知道,當像素數達到千萬級別時理想狀況下生成的圖像只要不做裁剪就已經足夠絕大多數用戶使用了。但是當寬容度和信噪比過低時,圖像清晰度會受到嚴重的影響。如今典型的1000萬像素級別手機攝像頭的寬容度只有5檔甚至更低,而信噪比與高級單反的差距可達數十倍。由於這兩項指標的巨大差距,一顆2000萬像素手機攝像頭在較為嚴苛的場景下生成圖像的清晰度,甚至比不上一部467萬像素攝影機。片面提高像素只能在一部分場景中產生正面作用,在另外很多場景中反而會有嚴重的負面效果。事實上,在手機常用的1/2-1/3寸的感測器上,像素數超過5-600萬(這是拍攝《復仇者聯盟》使用的攝影機的感測器像素水平)後負面作用就會越來越明顯。感測器廠商如果完全為用戶考慮,提高產品整體技術水平的時候不應該把改進後的技術用來增加像素,而是應該保持較大像素尺寸並提高寬容度與信噪比指標。小尺寸感測器的像素提升道路早在一兩年前就應該終止了。
遺憾的是,增加像素數量指標的市場效果是如此之好,以至於廠商都熱衷於提升設備的像素數,而對其他指標有意避而不談。多年來的宣傳讓消費者形成了「像素數量=畫質」的印象,結果到頭來損失最大的還是消費者自身。
蘋果在專業圖像處理領域的技術積累是很深的,擁有較好的圖像和視頻處理演算法。現在新款iPhone又擁有性能較好的晶元,因此手機整體的圖像處理性能在業界是數一數二的。蘋果選擇手機圖像感測器的標準重心並不是像素數量,其首先考慮的其實是感測器的體積、重量和耗電。這幾個指標大致確定之後感測器的感光面積自然也就確定了。接下來,蘋果是選擇這個尺寸下使用最新技術,但像素數最少的感測器產品。蘋果的感測器供應商現在是Sony,iP6選擇的感測器尺寸約是1/3英寸(實際要更大些)。800萬像素應該是Sony在這個尺寸下能供貨的單像素麵積最大的感測器了。如果Sony肯以最新的技術生產600萬甚至500萬像素的感測器,其綜合畫質會更佳——但是Sony自然不會這樣做,恐怕消費者也難以認可。因此,800萬像素算是蘋果的一種妥協:儘可能地在這樣的尺寸下提高寬容度、信噪比指標,提高攝像頭在複雜環境中的成像品質,同時還能保證產品的供貨量。那麼為什麼蘋果不換用尺寸更大的感測器?一方面是手機整體設計的考慮,另一方面,Sony能提供的大底感測器因為像素數量太多,單個像素的尺寸反而比現在的800萬像素版本要小不少。增加的像素帶來的效果被減少的寬容度、信噪比抵消後也就所剩無幾,甚至可能有反效果。既然如此還不如繼續使用體積較小的800萬像素感測器,還能減少電力損耗。
諷刺的是,當大量專業拍攝設備的像素數量還停留在2000萬以下,甚至1000萬以下時,普通消費者使用的小小的手機的攝像頭卻普遍有了千萬甚至兩千萬的像素數。蘋果作為少有的堅持較少像素數量的廠商卻招來很多無知的嘲弄與譏笑。希望這篇文章能夠幫助一般用戶更好地理解相機像素、尺寸與畫質的關係,在選擇和評價設備時多一點理性,少一些盲從。
首先聲明,這是一個純粹的技術問題。
而且我這裡講的將是800w像素的攝像頭成像質量也會如此巨大,這裡面有多少可以play的空間,而不是講apple如何做,因為這是誰也不可能知道或者講出來的絕對商業機密。
我們先來看看Imaging Sensor(圖像感測器)如何工作。
毫不客氣的說,手機和單反裡面的Imaging Sensor是設計難度最低的Imaging Sensor,核心技術幾乎完全是工藝的問題。
因為手機的Imaging Sensor全部採用4T結構的設計。
什麼是4T結構?
一張圖解決問題:
首先,這個是日本和美國發明的,所以現在行業內做的最好的依然是日本和美國公司。
幾乎所有的手機相機,低到200w,高到2300W,幾乎無一例外全部是這樣的結構。因為這樣的結構相比較6T,7T的結構,Fill Factor(感光率)高很多,而且支持Global Reset(全局重置)並且如果使用一些特殊技術,也可以實現Global Shutter(全局快門),從而很好的保證了拍照的速度。
那麼什麼決定了一個Imaging Sensor的好壞呢?
那就是感光器件的核心——Photo Diode(感光二極體),Photo Diode的工作原理是利用特殊摻雜的硅,讓照射進來的光子激發出電子空穴對,然後利用Transfer Gate(傳輸門TX)讀出。工作原理是很簡單的,但是說起來容易,做起來就難了。
首先,具體到硅基上的Photo Diode尺寸,究竟該如何設計?設計成什麼形狀?這幾乎沒有任何設計工具可以依賴,完全是一次次的實驗,而這種實驗是以千萬美金計算的研發費用。
除了Photo Diode的設計之外,感光部分的硅基如何摻雜,Transfer Gate如何平衡傳輸電子的勢能差,這都十分影響一個Imaging Sensor的功能。
感光質量的好壞,最基本地可以用以下三個指標來衡量:
解析力,線性度,和 Dynamic Range。
我們經常談及的所謂800W像素,可以影響的就是解析力,但是解析力並不只依賴於有多少的pixel(像素點)。現在pixel已經小到1-2um的時代,Cross Talk(串擾)和Micro lens的質量才是解析力的關鍵。
而且如果在面積一定的情況下,1300W像素的成像質量很可能差於800W。
線性度的問題,很大程度上取決於器件的工藝和讀取電路的設計。
Dynamic Range影響了我們究竟可以拍出多亮的白色和多暗的黑色,最好的體現就是夜間和強光下拍攝的質量。
這一項,首先取決於Charge Well的面積,越大則越好。所以小的感光晶元,比如說手機,是沒有任何可能拍出好夜景的,這也就是為什麼全幅單反都那麼大。
除了Charge Well的面積,Dynamic Range很大程度上也受工藝和使用時溫度的影響,比如說有沒有使用SOI,有沒有使用Local sensor來校準。
所以暗光拍攝的質量和像素的多少,沒有很大的關係。
如此可以繼續得出,發熱大的手機,也部分影響成像質量。
說了這麼多,回到問題,iphone的800w像素為什麼牛逼?
首先,iphone的攝像頭,歷來是Sony為其定製的,Sony最好的工藝(也就是全世界最好的工藝)一定會用在這上面,而我私以為,Apple和Sony在這一部分上是有排他協議的。也就是說,Apple的攝像頭,用的工藝就比別人的好,起點就比較高。
其次,由於高度保密,我們無法知道iphone的pixel究竟是如何設計,Micro lens是什麼排布。雖然官網上很籠統的標註了pixel的大小是1.5um,但是pixel里Photo Diode的形狀和面積,尤其是在面積一定的情況下,如何和Charge Well進行trade off,所有這些關鍵參數,我們根本無法知道。
同樣是1.5um的pixel,因為設計的不同,表現出的成像特性也會千差萬別。
Appple的800w像素是精心定製的,和其他廠商用的800w,完全不是一個概念。
所以用Apple的800w和其他手機的800w相比較,是很業餘的做法。
綜上所述,根本原因就是Apple用的800w是專業量身定製的,不可以和其他的所謂800w,1300w拿來比較。
除了Imaging Sensor,影響相機成像的還有DSP,而Apple在這一方面,是領域內的專家,如何做一個好的ISP(Image Signal Processing) ,Apple是很有信心的。甚至我認為Sensor部分和ISP的設計是一體的,這個概念是法國人提出的可計算電路,就是在電路層面實現一部分固定的演算法,這個技術現狀主要使用在核成像上。
除了這個,在硬體上,一個良好的讀取電路對保證成像的線性度是很重要的,而這一部分,Apple也下了大工夫。幾年前ISSCC做ADC的best paper得主現在就在Apple工作。
而且在整機設計,比如說消除串擾,散熱方面,Apple也做到了業界最好。
Apple把提升成像質量的工作都做在了消費者不容易看見的地方,而不是一味提高像素這種噱頭上,這是一種認真,求實的工程態度。
所以,iphone 800w像素的高成像質量是事實,這背後體現的是Apple整個公司超高的工程實力和品質把控,是一個多因素影響的複雜工程。
這是真正的硬實力!
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最後,鑒於有些朋友略微捉急的閱讀理解能力,我強調一下,我沒說apple 800w是最好的,但是和其他普通的800w還有部分1300w比起來,還是有優勢的。
而且,我說了,ISP很重要的。。。你讓我具體說說?我想就算是入門的講出來非技術人員也聽不懂,不想聽。。。
至於Sony為啥不用這個,IP啊,IP啊,這是一個customized design啊。
Apple也不是不升級,你看6 plus不也上浮動鏡組了嘛。。。
一年一度的媒體人春晚過去了,iPhone 6 叒一次採用了 800W 像素攝像頭,像素尺寸仍舊為 1.5μm,但我們仍看見了其在其他方面的改變與進步,且看煮機為你簡單評析……
Focus Pixels 自動對焦
蘋果把這個名字叫的很高大上,直接翻譯就是福克斯皮克斯,兩大公司名字都在這裡了。但根據蘋果的視頻現場演示,這個自動對焦其實就是加入了攝影界耳熟能詳的相位對焦。
目前市面上除了即將上市的 iPhone 6 和為數不多幾款採用三星 ISOCELL 技術 CMOS 的手機以外,其他的手機都是反差式對焦,或者叫做對比對焦。
(單反在使用光學取景器取景時,對焦方式為相位對焦)
對於這兩個名詞,我們僅稍加解釋,因為相關內容在網上也有很多。通俗點講反差對焦就是對焦過程中,對焦鏡片來回移動,移動過程中,ISP每秒對幾十張到幾百張圖像進行分析,找出對比度最高的那張,對焦結束。而相位對焦則是通過相位對焦模塊直接判斷物距,然後將鏡片移動到相應位置,對焦結束。
看起來還是比較複雜,對吧?
我們來做一個實驗簡單說明一下:
拿兩支筆,取下筆蓋,兩手各拿一支,筆尖相向,閉上一隻眼睛,講兩支筆由遠及近,並讓筆尖對上筆尖。
再睜開你剛才閉上的眼睛,再次讓筆尖對筆尖。
多試幾次,看看成功率。
兩隻眼睛能夠通過視覺上的不同判斷距離,即可理解為相位對焦;一隻眼睛的情況下只能通過與旁邊對比判斷距離,即可理解為反差式對焦;筆尖對上,其實就是對焦對上了。
當然,iPhone 這次的對焦並不像單反,而是 CMOS 內嵌相位對焦點的方式。對焦速度方面,手機中可以參考三星 S5;而如果想要感受區別,可以去試試索尼 NEX-7 和 A6000,同樣一塊 CMOS,有無相位對焦點的區別。
最後,我們簡單粗暴的給出結論:iPhone6 比以前 iPhone 對焦更快。(誒誒誒,你們別打我啊)
能帶來什麼好處?
拍照方面我們就不說了,這裡我們說說拍攝視頻。由於反差式對焦需要反覆比對,因此不管是在拍照還是在拍視頻方面,都會出現「呼吸效應」,也就是模糊-清晰-模糊反覆幾次,而加入了相位對焦,可以直接對焦對上,對於拍攝視頻中主體的來回移動,不易出現「呼吸效應」,從而使視頻看起來更舒服,實際效果也更好。
光學防抖
關於光學防抖,技術方面筆者已經在《手機相機科普之:鏡頭篇》中簡單粗暴的給大家講述了。但如果我們把目光放的更大一點,我們會發現,這麼有用的技術,在手機上用的並不多。
近年來,在手機上大規模使用並宣傳光學防抖的是諾基亞的 lumia 系列的一部分機型,但由於剛上市那段時間諾基亞的演算法和優化問題,導致 lumia920 的成像當時被戲稱為「晚上一條龍,白天一條蟲」,也讓不少人對手機上的光學防抖第一印象不太好。
事實上,對於大多數人來說,手機拍照的最重要性質是記錄。在這個前提下,夜景拍攝中,光學防抖遠比大光圈來的實在得多,其他條件相同情況下,費盡心思做到 F1.8 光圈很可能還不如 F2.4 光圈帶光學防抖夜景效果好。但由於種種原因,搭載光學防抖的機器,並不算多。
iPhone 6 plus 的光學防抖,將帶來的是手機界高端機器的全面光學防抖,小編認為原因有二:一是「蘋果800W光學防抖,我們1300W光學防抖」;二是「蘋果都攝像頭突出了,我們攝像頭突出也沒關係,反正王自如和老羅都認為蘋果是地球最好的手機。」
這樣對於各方都有利,手機廠商多了一個賣點,也不擔心被批外形;消費者能夠在實際使用中有更好的效果。
其他簡述:
720P 下的 240FPS 主要和 CMOS 特性有關,蘋果有這個需求索尼就做得出來。
未加入 4k 視頻拍攝可能也與蘋果要求有關,目前來看 1080p 也暫時夠用,蘋果暫時有魄力拒絕索尼 4k 方面的推廣。
- 800W 像素是槽點,預計白天畫質與 iPhone 5s 甚至 iPhone 5 區別不大,精細程度不一定比得上其他廠家一票高像素旗艦機型。
- 延時攝影主要需要擔心的是手機被盜。
以下是小編繼續簡單粗暴的總結:
更快的對焦速度,更好的夜景效果,iPhone 6 依然是這個世界上拍照最易用的手機之一,但如果僅論畫質,將有不少手機超越 iPhone 6,我們有了更豐富的選擇。而在 iPhone 6 的推動下,光學防抖會在接下來的一年時間裡,在各品牌中高端手機中慢慢普及,對廠商和消費者都是利好消息。
部分圖片來自數碼多網站
參考:
手機相機科普之:鏡頭篇
堅持 4 年的 800W,iPhone 6 相機簡評
14.09.12 20:58編輯
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我看此問題的時候,回答不過十數個。現在回答越來越多,刪掉攻擊性言語。
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先來看單反的兩個例子:
Nikon D5300,像素2416w
Nikon D4,像素1625w
你覺得哪個好?
前者入門級,報價4200左右;後者專業級,報價3.8w左右。
難道花3.8w買D4的人都是冤大頭嗎?
當然不是。
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同樣的,在手機有限的空間內,只能塞得下有限的鏡頭模組的情況下
CMOS的尺寸顯然已經是固定了的,那麼在有限尺寸內,如何保證每一個像素都記錄準確和記錄儘可能多的像素,就成了一個難題。
舉個簡單的例子,你有一張A4紙,如果讓你在這張紙上寫10個字,你可以保證每個字都寫的很清晰。但如果讓你在這張紙上寫100個字,1000個字,10000個字,乃至更多個字的時候呢?你還能保證每個字的質量和清晰度都有保證?
很多高像素論者只考慮了「當像素越高,解析力就越強,毛刺越少,銳度越高」,但恰恰忽略了他們的顯示設備,包括他們自己本身的輸入設備(眼睛)真的有與之配套的解析力?目前民用最好的顯示設備,所謂的full 4k解析度,解析度為4096*3112,也就是1270w個像素點而已。
在攝影上,更高的解析度和解析度,是為了方便後期的裁剪和創作,有些是因為專業需要比如需要印製一個200米*150米的巨幅海報,而絕大多數手機用戶會做到這些事情?
因此,在每一個像素質量,和更多的像素之間,必須有一個權衡,而不是刻意的去追高,因此互相制約的雙方,必須要尋找一個帕累托最優。
這才是光學模組的意義,也是攝影本身的一些基本原理。
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大家都不是專家,我也無意為蘋果洗地,資本逐利,控制利潤率無可厚非。
但我相信AAPL的是有對應的專家的,他們會去根據最最優的體驗,來調教這個鏡頭模組和拍攝效果。因為在這攝影方面,AAPL不需要像素這樣毫無意義的」非核心競爭力」。
我只是覺得,在知乎這樣的平台,能不能做的知之為知之,不知為不知?至少去搞明白其中的一些原理,而不是單純的「節約成本」「多賺點錢」這樣的答案吧,貼吧即視感太強了。
從理論上講:
光圈實際直徑的大小,決定了鏡頭解析度的理論極限
光圈實際直徑越小衍射越嚴重,理論解析度極限越低
手機這麼小的鏡頭非要配上千萬像素的感測器,實在多餘
感測器尺寸不變的條件下,像素越高,像元面積越小,信噪比越差、噪點也就越多
從實際使用來講:
就算是135頂級數碼單反配上專業鏡頭,像素也是摻水分的哦!
3900萬像素的中畫幅數碼後背,摳出800萬像素的部分畫面,解析度完虐1200萬像素的135專業單反的完整畫面,毫無壓力。。。
追求解析度?先把CCD/CMOS前面的那層低通去了再說
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補充:
假設上面講的都不是問題
手機用的成像感測器和鏡頭都老NB了。。。
所謂的實驗室客觀評測也證明像素的增加確實大大提高解析度了。。。(客觀的話,一定是固定在支架上拍咯)
抖動的危害有多大?還是以使用相機的風景攝影(追求解析度、清晰度)舉例子:
認真一點的,相機一定要上三腳架
講究一點的,三腳架+雲台不能低於2000人民幣,單反機反光鏡要預升
高端大氣的。。。簾幕快門的相機一邊兒去,鏡間快門才是正道
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手機拍照,白平衡可靠、顏色與反差悅眼足已
你買個蘋果照個相,你就知道那八百萬像素的威力了!當然以後是肯定會升級像素的!像素只是影響照片眾多技術指標的一個罷了,只不過眾多廠商喜歡用這個指標忽悠大眾。
看了大部分的答案,基本都是攝影小白,像素論居多。
引用單反界的經典名句「底大一級壓死人」,其實同樣適用於手機攝像頭。
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我收回小白居多的說法,發表言論時此題的答案都很片面。
再補充一下,蘋果使用這款攝像頭肯定經過均衡的考慮,其中高ISO下的成像質量一定是其中一項關鍵指標,iphone是一部全天使用的手機,晚上使用或在室內暗光環境中使用iphone的機會非常多,不能只考慮陽光明媚的大白天和燈光刺眼的攝影棚環境。酒吧朋友聚會時,情人燭光晚餐時,你不想留下一張清晰的照片嗎?別說到時你會為iphone支一個三腳架(排除很多攝影師必須使用三腳架才能拍照),在這種情況下,拍的到遠比畫質更重要。
順便回答一下與@劉延關於D800和D600的爭論,高感下D600效果好於D800甚至超過沒有低通濾鏡的D800E,用數據說話,DxOMark by DxO Labs Sports (Low-Light ISO)一項 D600 的得分 2980 ISO,D800的得分 2853 ISO,D800E 的得分 2979 ISO,而最新的 D810 的得分只有 2853 ISO。現在就出1300.1600.2000萬像素,6S還有人買么?有時候市場與科技無關。
800萬像素目前來看真的夠用了,因為大部分照片都是放在PC手機上進行顯示,超過3000*2500的解析度足夠精細。
像素高了的話第一感光點面積要被壓縮,第二拍出來的照片體積會變大。
所以從產品角度而非營銷角度來說,目前800萬採用更大的底更好的技術,會比高像素的攝像頭表現更好。
不同意幾個高票觀點
首先必須要承認兩個個事實:
- 蘋果8MP sensor的解析力完全被IMX135 214包括220吊打
- 蘋果在噪點控制上已經沒有優勢
所以由此來看8MP@1/3更多的出於對成本、體積還有演算法延續性的考慮。
包括從soomal的評測來看,imx214 220已經代表了整個旗艦陣營的較高水準。
然後拿像素大小說話的,估計又是聽多了當年appl 3.5寸9.7寸的論調。
首先,不是說像素越大在噪點控制上就有絕對優勢。首先808 1080這兩款的感測器來自東芝,高達41MP像素,但是最終成片是遠低於這個數值的,為什麼?
- 弱光下通過合併像素提升畫質
- 強光下可以自然的提升解析力
但是需要演算法支持,蘋果的演算法已經非常成熟。從appl的保守來看,是不會輕易改變的。
然後就是技術的問題,按照模組體積看,不確定是否採用二代堆棧的方案。初次之外pixel cell技術也是提升畫質的技術,但是索尼沒有採用。
所以小結看,蘋果採用8MP有如下理由:
- 成本控制
- 演算法延續
- 出於體積的控制(不清楚是否採用了二代堆棧)
- 降低DSP運算量,省電
- 節約存儲空間
CMOS太小。塞800萬還可以。塞1300萬解析力上去,暗光就不行了。蘋果是均衡派。
簡單易懂講一下。
高像素密度的優勢就解析度提高,也就是在同倍放大的情況下,高像素通常會比低像素更能保留細節(為什麼說通常?因為在某些場景下比如低光夜景,由於軟體演算法的原因可能會為了減少噪點而把細節塗抹掉,細節上反而比低像素差)
但是手機攝像頭的傳感器尺寸是很小的,同樣的傳感器尺寸下,像素密度越高,單個像素的面積就越小,單個像素麵積小,感光能力就變差,在夜景低光或者大反差環境下或者複雜光線環境下表現能力就會變差。亮度不夠啊、寬容度不夠啊、噪點多等等。
在手機攝像頭方面有兩個很極端的案例,諾基亞808和HTC one(是one還是one m8?)前者為了無損變焦上4200萬超高像素,為了單個像素不會過小,它的傳感器面積也是相當大的,相應的整個鏡頭厚度也會變厚。這麼做拍照確實牛逼了,但是手機不是相機,很多因素決定了這種方案不會成為主流;後者為了單個像素的面積可以在小尺寸傳感器中維持大的面積,直接把像素數量減少到400萬,這麼做很多問題都得到了解決,但解析度大大丟失,這種得此失彼的方案顯然也是不夠好的。
蘋果的想法相對比較穩健和折中,800像素其實足以把照片列印出A4紙那麼大的面積而且保持清晰,何況正常情況下用戶也不會需要把照片放到那麼大,所以800萬像素在解析度上是可以被接受的;
在這個基礎上盡量去提高單個像素的面積,讓其他問題得以改善,最終讓成像質量變得更好的同時也更穩定(不會出現白天虐別人晚上被別人虐死的現象)。
水果不思進取感測器尺寸已經不變了好幾年了吧?現在又不是么沒有手機做不出更大感測器(比如索尼),不就是庫克擠牙膏么,果粉承認了不就行了么,扯一大堆有用沒用的洗白蘋果,你們真是真愛啊。
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只說一句話,信噪比
感覺不管蘋果怎麼拼相機,都不可能拼得過諾基亞的奧利奧
有了電腦來試著回(zhai)答(chao)這個問題。
500萬像素是圖像質量的理想點,易於共享且可列印成A3
大小。我們的500萬像素圖像從4100萬像素感測器壓縮而
成,因而具有極高的圖像質量。
500萬像素圖像得益於超採樣技術的優點,其質量遠高於
任何傳統圖像設備。除了超採樣技術,4100萬像素感測器
還可用於無損或高解析度變焦(見第6頁)。
傳統成像系統中,系統的實際解析度低於感測器解析度。
傳統攝像頭感測器解析度可能為500萬像素,但實際捕捉
的照片並沒有500萬像素的獨立數據。數據分散在多個像
素中會造成模糊或失真。其中有兩個技術原因:一是和光
學設計及數據混淆有關,二是和感測器的拜耳顏色過濾器
多數據取樣有關。例如,傳統500萬像素攝像頭只有250
萬綠色像素和125萬紅色和藍色像素。
諾基亞Lumia 1020超採樣技術能夠解決上述兩種問題,完
全展現500萬像素圖像的全部細節,並同時確保清晰度、
自然度和較少噪點。而這一切是傳統500萬像素相機所無
法比擬的。
除了超採樣技術,大尺寸感測器還能實現高解析度變焦。
變焦不會損失500萬像素解析度的圖像質量;也就是說,
可以實現高解析度無損變焦。超採樣像素水平在不變焦時
達到最高。達到最大變焦時,像素以傳統方式變化,逐漸
減小。
最大變焦情況下,諾基亞Lumia 1020成像系統與傳統相機
類似,但是具備如下優勢:由於只使用光學部件中心部分,
光學和幾何變形最小且光損失可以忽略不計。
傳統數碼變焦的問題在於在圖像細節沒有明顯損失的情況
下,其縮放級別卻受到了很大限制。這是因為系統變焦力
度需大於最終圖像輸出的解析度,而相機需要放大其所捕
捉的圖像,以達到這一清晰度。在實際情況下,這便意味
著一個1200萬像素的設備,調焦後只能拍攝到400萬像素
的圖像,然後該圖像再被數字化放大為1200萬像素。分辨
率上調對圖像清晰度有很大影響,而諾基亞Lumia 1020
則無需進行這一過程,因為其初始解析度已經很高了。在
全高清視頻模式下,高解析度意味著相機只需200萬像素,
便可保證整個變焦範圍內圖像清晰。
相比傳統光學變焦,先進的PureView無損變焦技術還有多
重優勢。例如,光學變焦系統在長焦端的光圈比廣角端的
光圈更小。這對弱光性能和可用曝光時間有很大影響。
此外,傳統變焦鏡頭下,變焦時微距距離經常變化,攝影
師需要在變焦過程中改變相機到物體的距離進行微距拍攝。
此外,大多數光學變焦鏡頭在長焦端清晰度下降;這是因
為和遠距鏡頭全高清4倍數碼變焦相比,其光學設計中在
廣角端會產生不同變形。
然而,諾基亞Lumia 1020在整個變焦範圍內恆定f2.2光圈,
按照單反相機的術語,整個變焦範圍是靜態25/27-69/74
毫米 (16:9/4:3) ,全高清視頻25-100毫米。這種變焦範圍
與光圈的組合是很罕見的,即使在單反相機中也是價格昂
貴的(吹逼部分,領會意思即可)。
諾基亞Lumia 1020在整個變焦範圍內光圈保持不變,微距
距離也恆定在15厘米。諾基亞Lumia 1020實際使用透鏡中
心部分,把失真、衍射和鏡頭陰影的影響降到最低,從而
在整個變焦範圍內呈現高水平細節和無失真圖像及視頻。
與光學變焦相比,諾基亞Lumia 1020的優勢在於:
典型的光學變焦在放大的時候,光圈尺寸會急劇下
降。比如,光學變焦在廣角端光圈可以達到f2.8,
但是在長焦端就會下降到f6。這就意味著攝像頭在
長焦端的曝光時間要延長5倍之久。再加上長焦端手
容易抖(這時用戶需要更短的曝光時間,才能避免模
糊的影像),問題就更嚴重了。而諾基亞Lumia 1020
的光圈尺寸和曝光時間,在整個變焦範圍內都是保
持一致的。
光學變焦攝像頭在長焦拍攝的時候所使用的小光圈
會增加光的衍射效應,就算沒有手抖也會造成影像
模糊。
諾基亞Lumia 1020的光學結構比傳統變焦結構更為
簡單、強大,這是確保拍攝畫面異常清晰的關鍵因
素。
諾基亞Lumia 1020擁有大尺寸圖像感測器,因此在
廣角端能夠有更高的性能和密集的採樣。諾基亞Lumia 1020微距距離在整個變焦範圍內都是
一樣的。
由於變焦過程不需要移動任何機械部件,所以整個
過程是安靜而迅速的,並且是直觀的。另外,諾基
亞Lumia 1020的滑動變焦(Slide zoom)還可以實
現單手操作。
雙重拍攝可以實現拍攝完成之後再進行變焦和重新
構圖。這在重新構圖部分將有更詳細的介紹。
對於靜態拍攝來說,3倍高解析度變焦能夠得到很高的圖像質量,
然而更有趣的是照片後期進行的處理。
在保存一張全解析度的照片之後,我們可以進行變焦操作,並從
中截取一張500萬像素的照片方便分享,這是一種前所未有的獨特
變焦方式。與光學變焦所不同的是,諾基亞Lumia 1020的變焦不
是永久性的。您可以在這之後打開照片,移除變焦從而顯示全部
畫面。您不僅可以拉近圖像,還可以左右觀察,或將圖像的另一
部分縮小,這樣就可以看到您在拍攝照片時尚未觀察到的細節。
在完整圖像中發現新的故事!
除了還原變焦和調正照片,您也可以拉近鏡頭來發現拍攝中錯過
的細節。拍攝後變焦可以將圖像放大到最多25到31倍(取決於圖
片的寬度和高度)。 3倍變焦的情況下,500萬像素的解析度將保
持不變,之後解析度會下降,如圖12所示。
一切都是在描述高像素的好處,當然,這是一個4100萬超大像素的coms,我承認把它和任何手機相比都是欺負人,但是,我們還是不可否認高像素帶來的優勢。
就這樣,蘋果不愛用是蘋果的問題,更何況,800萬如果不變焦完全足夠用了。吐個槽,哪怕這800萬真的變焦了,有幾個人能看得出來?手機相機究竟是一個enough is enough的東西,還是一個要和屏幕、soc一樣不斷攻頂的東西?安卓只有一個目的,不斷攻頂,蘋果貌似在屏幕這邊也不得不跟隨安卓的腳步了。不過我覺得,你們什麼都要最好的幹嘛,大家都看不出來嘛。。。。。
難道你們沒有發現一個巨大的問題,用iPhone拍的照片(前置、後置)上傳至社交網站(以weibo為例),遠比大於800W和130W的(三星、HTC等)上傳的照片更清晰更有質感?反正我對比那麼多得出的結論,這就是對於一個攝影控來說為什麼不選擇其他的手機。
單反也就1300左右的像素。其實應該去問那些高像素手機廠商,為什麼不做好調教優化,而只是簡單粗暴的拼像素。
高像素帶來的問題,成像速度慢,文件過大,儲存困難。
手機拍照就是為了簡單方便快捷。那麼麻煩,為什麼不用單反?
蘋果用低像素,就能拍好照片,為什麼要用高像素自己找麻煩
某相聲演員的手機發布會上說過,現今調較水平最高的手機攝像頭是800w像素的,調好了比1000w以上的拍攝效果都要好,不過消費者喜歡看參數,所以我們還是用了1300w的。
火腿腸m7還400萬...雖然她容易大姨媽...不過依然是枚好鏡頭
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