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DxOMark 對手機拍照做了哪些測試?

最近看了幾場手機發布會,發現講到手機拍照效果的時候,總喜歡搬出 DxOMark MOBILE的評分。

說起 DxOMark ,可能關注相機領域的朋友會有印象,屬於世界上知名的相機性能檢測機構。在業內與德國的 IE 公司和美國的 Imatest 並稱相機檢測的三駕馬車。不過其此前專註於相機感測器和鏡頭的測試、評分和排行,也是近幾年才新增了手機攝像頭測試欄目。有測試就有分數,得出了分數就有排行榜。

根據 DxOMark 公布出來的信息,每款手機攝像頭都會在其自有的評價體系裡面去評估,得出相應的分數,再根據評分演算法去算出每款手機的最終得分。

那究竟 DxOMark 對手機拍照性能做了哪些測試分析?我們一個一個測試項來看。

1、曝光和對比度

2、色彩

3、細節與噪點

4、自動對焦

5、各類現象

6、閃光燈

7、變焦

8、雙攝虛化

曝光和對比度(包括動態範圍、曝光準確度和對比度)

曝光,指的是通過鏡頭到達感光元件上的光量,通常由快門、光圈和感光元件的感光度來決定。與曝光息息相關的,還有動態範圍和曝光精準度。曝光精準度容易理解,看 ISO 的實測數值和機身標註數值是否匹配,由此來看它的 ISO 準不準,是否存在過欠曝情況。

但作為普通消費者,我想你更想知道的是曝光精準度會對照片有什麼影響。

舉個簡單粗暴的例子,曝光不準可能會出現像左邊這樣欠曝的情況。

至於動態範圍,這個概念有點繞,單看字面意思也比較難理解,畢竟這是從英文 Dynamic range 翻譯過來的,很多術語翻譯成中文總有些怪怪的。通俗地講,動態範圍就是手機攝像頭能夠分辨出來最白至最黑的範圍。

測試標板類似於牆上那塊,用來測試手機攝像頭的動態範圍。人眼的寬容度是很高的,所以你可以清晰分辨這 20 個亮度塊,手機攝像頭可沒我們人眼那麼厲害。

對比度。業內一般使用黑白相間的色塊來進行測試,類似下面這種。

但是這個測試方法有個弊端,對比度很容易通過演算法去加強,並不能真實地反映攝像頭本身的性能。

色彩

包括飽和度,色調,白平衡準確度,局部偏色。

這裡的飽和度跟我們平常說的不太一樣,等於是色彩深度(Color Depth),是計算機圖形學領域表示在點陣圖或者視頻幀緩衝區中儲存1像素的顏色所用的位數,它也稱為 位/像素(bpp)。色彩深度越高,可用的顏色就越多。

說句大俗話,能還原出 20 種紅色的相機就是比只能還原出 10 種紅色的相機牛「嗶」。

色調,說到色調,就要引入一個名叫 CIE LCH 色彩空間的概念了。這個色彩空間主要是IEEE 協會制定,用來量化色彩差異的一個標準。它是用來幹什麼的?舉個簡單的例子,深紅色、紅色、淺紅色,差異大嗎?答案肯定是大,那麼大多少呢?很難說出來吧。CIE LCH 色彩空間概念就是解決這個大多少的問題的。

圖中的 h 就是表示色調,色盤平面紅綠藍意味著不同的方向,跟時鐘指針一樣,轉到不同的角度意味著不同的顏色。每個不同的顏色都有一個空間坐標,這樣就好計算了。

白平衡與白平衡準確度,這個比較好理解,就是攝像頭還原白色是否準確。而說到白平衡,就不得不提一個概念:色溫,定量地用開爾文溫度(K)來表示色彩。正午晴空時的色溫大概在 6000 K 左右,陰天或者室內的色溫大概在 3200K 左右,黃昏時候的色溫大概在2800K 左右。我們只需簡單了解,色溫越高,感覺越冷,色溫越低,感覺越暖。

因為人眼的適應性,我們在不同色溫環境的時候都能快速而準確地轉換,而攝像頭並沒有人眼這麼智能,它需要白平衡來告訴它當前是什麼環境,才可以準確還原各種顏色。所以說白平衡是個很重要的參數,如果一款手機攝像頭白平衡不夠準確,你想像一下,明明拍的是湛藍的天空,出來的照片卻像黃昏。那不用想它色彩也不會好到哪裡去。

局部偏色

局部偏色,也就是常說的 Color Shading ,主要是由鏡頭周邊的入射角度不同導致的顏色偏差,這種情況通常在一些低端的手機會出現。

現在的鏡頭質量比起之前有很大提升,很少會出現這種情況,即使有這種情況出現,也可以通過 TSF 補償來解決。

細節與噪點

現在的手機拍照效果,各廠家都沒有較大的差異了,得益於高通和 MTK 的鼎力支持,大家都採用同樣的平台,同樣的基礎調教方法,大體上已經很難分出勝負了。唯一可以拉開差距的地方,就是細節處理了。

給大家看一張測試圖。

這張圖的名字叫做枯葉圖,主要是為了考察 denoise 演算法平衡噪點和圖像細節的能力。它上面密布著大量類似枯萎葉子表面紋路一樣的圖案。我們人眼都很難分辨出上面的細節紋理,更別說手機攝像頭了。

為什麼單反相機拍出來的照片就是感覺細膩,而手機攝像頭拍出來的就相對比較粗糙,就是輸在細節還原上,給你們看兩張照片對比一下。

左邊的是 iPhone 7 Plus 拍攝的枯葉圖,右邊是單反相機拍攝的枯葉圖。可以看到 iPhone 拍出來的照片很粗糙,完全不及單反相機拍攝的那麼細膩。

自動對焦

對焦的速度與準確度決定著手機攝像頭能否快速拍出好的照片。如果對焦的速度慢,可能你就拍不了正在采蜜的蝴蝶了,沒等你對焦完它就跑了,多尷尬。

手機常用的對焦方法目前有三種,第一是反差對焦,也是最基本的對焦方法。第二是相位對焦,相對來說比較快。第三是激光對焦,雖然對焦速度快,但也有場景限制。由於相位對焦對環境光線依賴較大,所以手機一般都是在光線良好的情況下使用相位對焦,光線不佳使用反差對焦。至於激光對焦,由於需要增加激光發射模塊,故較少手機採用此方式。

對焦速度的測試也挺簡單了,可以用專門的跑馬燈燈箱測試;技術流的就讀取相機 APP 的 log 文件;粗暴流的就用個高速相機錄製一下拍照的過程,然後再一幀一幀地回放就好了。至於準確度測試,固定測試場景拍個百來張,就可以統計出來了。

各類現象

包括畸變,暗角、色差,眩光,鬼影,摩爾紋現象。在測試的時候通常是針對特定場景拍攝大量的照片,查看照片裡面是否出現上述的現象。我們來看看類似的問題圖片就一目了然了。

畸變

暗角

眩光

這裡想多說一句,畸變、暗角和眩光利用得好,是可以作為藝術創作的,很多後期的軟體都有加相似的功能。但如果你的手機攝像頭拍什麼類型的照片都有這樣的問題,建議你還是退了它吧。

摩爾紋主要感光元件出現的高頻干擾的條紋,表現形式就如下圖。

閃光燈

閃光燈測試比較簡單,就是查看在黑暗環境下開啟閃光燈拍照圖片效果是否正常。同樣也是需要觀察曝光、銳度、色彩、細節和噪點等測試項。

變焦

變焦又分為光學變焦和數碼變焦。光學變焦就像單反一樣,通過移動鏡片組進行變焦,畫質沒損失。而目前很多手機宣稱採用的光學變焦,其實是切換為長焦鏡頭來達到變焦的效果。有些宣稱 2 倍光學變焦的,其實也是通過四捨五入的計算方式得出來的,這裡面的道道我們就不深究了。

手機內部的空間也是寸土寸金,如果要塞進去一個可移動的鏡片組,那手機得多厚啊。當然,也有人想出了折中的辦法,採用潛望式鏡片組設計,其中一個著名的代表就是華碩 zenfone zoom 。

還有一個是數碼變焦,很容易分辨。如果推薦只有一個攝像頭的手機給你說光學無損變焦,那就是扯淡。目前宣傳的無損變焦,大多數是通過多幀合成的方式實現的,也有諸多缺點。比如拍照時間長,稍微一抖動照片就糊了,拍攝運動物體有重影等。

變焦測試如同字面意思,測試手機攝像頭在其支持的變焦範圍內拍攝圖片的效果,一般情況下只需要關注銳度即可。

看看 DxO 測試變焦的圖片:

雙攝虛化

現在的手機市場,沒有雙攝都不好意思叫拍照手機了,雙攝確實是手機攝像頭領域的一個大的創新。目前雙攝虛化沒有對應的客觀測試,只能靠主觀來評價。主要看對高頻邊緣的識別能力,如頭髮絲,葉片輪廓等等。想要達到單反相機那種主體細膩,背景光斑自然的效果,還得靠軟體演算法來解決。

測試方法也很簡單,就是大量的樣片。

以上的測試項目基本上可以涵蓋手機攝像頭的測試了,各個方面的性能都能夠測試到。通過大量的測試,得出客觀數據與主觀評價就可代入設定好的評分體系。DxOMark 的評價體系是否公平我們不去討論。就像我們考試做題不會去質疑試卷對我們是否公平一樣,我們只需要知道這套試題考的會是什麼就好了。至於考多少分,就看各自的能力了。

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