影響手機(jī)拍照質(zhì)量的因素

1、影響手機(jī)拍照質(zhì)量的因素在用手機(jī)拍照的瞬間，手機(jī)內(nèi)部到底發(fā)生了什么？手機(jī)成像示意圖鏡頭IR紅外濾光片CMOS芯片DSP數(shù)字信號(hào)處理器照片光線光線光線數(shù)字圖像信號(hào)由多個(gè)塑料(P)或玻璃(G)鏡片組成的鏡頭組，例如手機(jī)上常見(jiàn)的5P式鏡頭，意味著該手機(jī)鏡頭由5組塑料鏡片構(gòu)成。除了鏡頭組群、鏡筒罩、以及鏡頭基座外，還包含了用于對(duì)焦以及實(shí)現(xiàn)光學(xué)防抖的馬達(dá)IR紅外濾光片主要用于消除投射到CMOS上的不必要光線，防止產(chǎn)生偽色和波紋，以提升解析力和色彩還原能力CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體），表面包含大量感光二極管，受到光線照射時(shí)，產(chǎn)生電信號(hào)，從而完成光到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。CMOS還會(huì)對(duì)影像光源進(jìn)行自動(dòng)增益補(bǔ)強(qiáng)，實(shí)

2、現(xiàn)自動(dòng)亮度、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)邊緣增強(qiáng)、色彩飽和度、對(duì)比度等處理DSP信號(hào)處理器包括ISP圖像信號(hào)處理器、JPEG編碼器、USB設(shè)備控制器等結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理，壓縮圖像并傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器顯示部件。鏡頭1、光圈2、焦距3、材質(zhì)4、認(rèn)證光圈什么是光圈：光圈是一個(gè)用來(lái)控制鏡頭進(jìn)光量的部件。光圈越大，通過(guò)鏡頭進(jìn)入到傳感器的光線就越多。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在快門(mén)速度不變的情況下，光圈越大，進(jìn)光量越多，畫(huà)面比較亮，而光圈小的，畫(huà)面會(huì)比較暗。光圈值：光圈的大小一般用F值來(lái)表示，F(xiàn)=鏡頭的焦距/鏡頭的通光直徑。例如我們?cè)跀?shù)碼相機(jī)中常見(jiàn)的50mm標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，如果它的最大通光直徑為29.5mm，那么它的光圈大小

3、為50/29.5F1.7，也就是說(shuō)光圈值越小，光圈越大，這也就是人們常常會(huì)弄混的地方。F1.8的光圈比F2.4的要大多少？理論上通過(guò)光圈的光量跟光圈值的平方成反比。比如F2和F2.8這兩個(gè)光圈值，F(xiàn)2 也就是 2*2=4，F(xiàn)2.8是2.8*2.8=7.848，也就就是說(shuō)F2的光圈的通光量要比F2.8將近大兩倍。大光圈的優(yōu)缺點(diǎn)可更換鏡頭機(jī)器上，大光圈往往伴隨著的關(guān)鍵詞是虛化，“焦內(nèi)如刀割般銳利，焦外如奶油般化開(kāi)”便是大光圈鏡頭能夠?yàn)槲覀儙?lái)的最直觀的感受。但實(shí)際 上，各個(gè)廠商關(guān)于鏡頭的路線圖上，對(duì)于大光圈鏡頭的描述都是：“快照鏡頭”。而對(duì)于手機(jī)來(lái)說(shuō)也是一樣，受限于硬件條件，手機(jī)的大光圈其實(shí)并不是

4、為了虛化而 設(shè)計(jì)，主要目的還是能讓手機(jī)夠擁有更快的快門(mén)速度，而更快的快門(mén)速度提升了夜拍的可能性，同樣的場(chǎng)景，光圈較大的手機(jī)憑借著大光圈能有更多的進(jìn)光量，可以用更快的快門(mén)速度進(jìn)行拍攝，避免照片發(fā)虛。那么手機(jī)上的大光圈能對(duì)快門(mén)速度提高多少呢?目前主流手機(jī)光圈大小是F2.2，一般宣稱(chēng)自己大光圈是的手機(jī)為F1.8，中間相差半檔，也就是說(shuō)，同樣條件下快門(mén)速度能提高50%。比如 1/200 秒可以提高到1/300秒。但更大的光圈會(huì)對(duì)鏡頭設(shè)計(jì)產(chǎn)生麻煩，其他條件相同下更大的光圈邊緣畫(huà)質(zhì)會(huì)下降的多一些。但鑒于手機(jī)拍照主要還是作為記錄用，邊緣畫(huà)質(zhì)的劣化是在可以接受范圍內(nèi)的。焦距什么是焦距：焦距的概念很簡(jiǎn)單。當(dāng)代數(shù)

5、碼相機(jī)和手機(jī)攝像頭內(nèi)部有個(gè)叫做感光元件（或稱(chēng)圖像傳感器）的成像組件，這枚傳感器的作用就類(lèi)似于膠片時(shí)代的膠卷，可實(shí)現(xiàn)對(duì)所攝畫(huà)面光的感知與最終的成像。在相機(jī)中，焦距是指從鏡頭的透鏡中心到成像面（也就是感光元件）的距離。從示意圖中不難發(fā)現(xiàn)，在相同焦距下，感光元件的尺寸可以決定成像的視野范圍：感光元件的尺寸越小，成像視野范圍越小，反之則越大?？梢?jiàn)，單看焦距是無(wú)法確定攝像頭的視野范圍的。于是攝影師們發(fā)明了“等效焦距”這樣一個(gè)概念。等效焦距等效焦距即是以中高端單反中用到的全畫(huà)幅感光元件（36mm24mm）為標(biāo)準(zhǔn)的焦距。為了讓焦距能夠統(tǒng)一表述成像設(shè)備的取景范圍，所有其他非全畫(huà)幅尺寸的感光元件都可通過(guò)焦距轉(zhuǎn)換

6、系數(shù)來(lái)將其實(shí)際焦距轉(zhuǎn)換為等效焦距。這樣所有鏡頭的取景視野范圍都可以用統(tǒng)一的值來(lái)衡量。比如說(shuō)，諾基亞808PureView攝像頭的實(shí)際焦距（或稱(chēng)物理焦距）是8mm，而其等效焦距通過(guò)換算可知大約為26mm（16:9寬高比模式下）；索尼Xperia Z攝像頭的實(shí)際焦距為4mm，其感光元件尺寸比808小得多，從其感光元件面積推測(cè)等效焦距為約32mm。以此我們便能說(shuō)，808PureView攝像頭的取景范圍比Xperia Z的攝像頭要廣。等效焦距長(zhǎng)短的影響 焦距的長(zhǎng)短并無(wú)好壞之分，只取決于用戶的不同需求。不過(guò)對(duì)于手機(jī)這樣的定焦成像設(shè)備而言，可能很多用戶期望的還是盡可能廣的取景視野，所以追求所謂的“廣角鏡頭

7、”也可以理解。實(shí)際上，對(duì)于熱愛(ài)用手機(jī)拍攝“微距”，也就是景物特寫(xiě)題材照片的用戶而言，越是長(zhǎng)的等效焦距由于取景范圍較窄，所以畫(huà)面中所呈現(xiàn)被攝物體的體積（或占據(jù)整個(gè)畫(huà)面的比例）也就更大。這對(duì)營(yíng)造小物體更具視覺(jué)沖擊力的畫(huà)面感而言有著廣角鏡頭無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。此外，很多熱愛(ài)自拍的MM要注意了，越是廣角的鏡頭（也就是焦距越短），其畸變以及對(duì)畫(huà)面產(chǎn)生的幾何形變?cè)绞菄?yán)重，所以這樣的鏡頭如果離被攝者比較近，那么拍出來(lái)的形象并不會(huì)好看，倒會(huì)顯得畫(huà)面中央位置的鼻子或者嘴巴很大。所以對(duì)MM而言，要么選擇焦距適中的普通前置攝像頭，要么在自拍時(shí)把手伸得夠長(zhǎng)。等效焦距短優(yōu)點(diǎn)：廣角；缺點(diǎn)：畸變嚴(yán)重，畫(huà)面容易產(chǎn)生幾何形變等效焦

8、距長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：背景虛化效果好；缺點(diǎn)：不利于手機(jī)做薄材質(zhì)Lens一般有兩種材料，一種是球面玻璃（Glass），代號(hào)為G；另一種是非球面塑膠（Plastic），代號(hào)為P，手機(jī)鏡頭制造商在前面用數(shù)字表示鏡片數(shù)量。例如廠商們宣傳的5P或6P鏡片，意思就是它們的手機(jī)鏡頭采用的是5層或6層塑膠鏡片。事實(shí)上，真正成像好的鏡頭理論上必須使用玻璃鏡片才能夠達(dá)到，比如使用4G鏡片。我們知道玻璃鏡片的透光率高于塑膠鏡片，而且光學(xué)折射和熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)低于塑膠，但是唯一的缺點(diǎn)就是制造成本高、工序復(fù)雜，在成本低廉的手機(jī)上不可能大規(guī)模采用，沒(méi)有誰(shuí)愿意花費(fèi)高昂的代價(jià)使用全玻璃鏡片。好在目前非球面塑膠的工藝在逐漸提高，基本可以滿足民

9、用攝像領(lǐng)域。認(rèn)證手機(jī)的大范圍普及不過(guò)是最近十幾年的事情，世界上第一臺(tái)拍照手機(jī)來(lái)自日本夏普，世界上第一臺(tái)千萬(wàn)像素拍照手機(jī)來(lái)自三星，而將手機(jī)攝像頭發(fā)揚(yáng)光大的的卻要?dú)w功于諾基亞和索尼。不僅僅是因?yàn)樗鼈兊氖謾C(jī)出貨量很大，而是率先引入了手機(jī)鏡頭的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。一般認(rèn)為，配備標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證鏡頭的手機(jī)攝像頭，其拍照素質(zhì)將更有保障。CMOS感光芯片1、單芯片感光面積2、單像素感光面積單芯片感光面積這里的指的主要是感光芯片的“感光總面積”，也就是攝影玩家常說(shuō)的“底有多大”，尺寸越大照片總體畫(huà)質(zhì)越好，而且這個(gè)影響是決定性的。目前手機(jī)攝像頭的“底”普遍在1/3.06英寸到1/2.3英寸之間，當(dāng)然也有像Nokia 808 Pu

10、reView和Lumia 1020這樣比較奇葩的機(jī)型，達(dá)到了1/1.2英寸和2/3英寸。單像素感光面積這里指的主要是單個(gè)像素在感光芯片上“分到的感光面積”，計(jì)算公式就是單芯片感光面積除以像素?cái)?shù)量。目前市面上常見(jiàn)的單像素感光面積普遍在1.12m1.12m左右（以IMX214、1300萬(wàn)像素為例，以下將直接寫(xiě)為1.25m方便更加直觀得對(duì)比），當(dāng)然也同樣有像HTC Utral Pixel攝像頭那樣達(dá)到4m的，當(dāng)然這是特例。左圖是筆者整理的部分拍照手機(jī)單像素面積對(duì)照表，方便大家查閱。從上表可以看出，單芯片感光面積大的未必單像素感光面積就大，這還要取決于像素的數(shù)量而定。那面對(duì)如此多種的組合，我們應(yīng)該如何

11、去選擇呢？這里我們就要將像素?cái)?shù)量和單像素感光面積組合起來(lái)看了（由于這兩者乘起來(lái)也就是單芯片感光面積，所以看一款手機(jī)的“底”有多大也是估計(jì)其拍照畫(huà)質(zhì)的一個(gè)粗略參考指標(biāo)，至于更細(xì)致得就要看更詳細(xì)數(shù)據(jù)了）。像素是否越多越好首先，在保證一定的單像素感光面積下，增加像素?cái)?shù)量是可以提高手機(jī)的解析力的。換句話來(lái)講，就是高像素設(shè)備會(huì)比低像素設(shè)備收集到更多的細(xì)節(jié)，你放大來(lái)看會(huì)更清晰。但是加大像素?cái)?shù)量會(huì)帶來(lái)這樣幾個(gè)問(wèn)題：1.數(shù)據(jù)量吞吐：典型例子就是諾基亞Lumia 1020，像素高達(dá)4100W，由于其自身的ISP處理性能不夠，導(dǎo)致其拍攝后處理時(shí)間較長(zhǎng)影響體驗(yàn)，而且照片也比較占據(jù)內(nèi)存空間。2.對(duì)單像素面積的妥協(xié)：由

12、于目前手機(jī)尺寸的關(guān)系，機(jī)身內(nèi)部對(duì)攝像頭感光元件尺寸也是有很大限制的。所以一般在提升像素?cái)?shù)量的同時(shí)，很難再提升單像素面積，甚至是降低單像素面積，這樣就會(huì)造成攝像頭對(duì)光線的收集能力減弱（單像素面積越大收集到光線越多），從而造成“高感畫(huà)質(zhì)”變差，“寬容度”下降等問(wèn)題。3.高像素的實(shí)用性：目前我們使用手機(jī)拍攝的圖片基本都是在手機(jī)屏幕上觀看，那么即便是19201080的分辨率也僅僅只需要200萬(wàn)像素。那假如有朋友需要裁剪呢？800萬(wàn)像素也足夠你裁剪掉3/4的畫(huà)面也能夠滿足手機(jī)屏幕的瀏覽需求了，而且這個(gè)像素?cái)?shù)量也基本能夠滿足4K的需求（38402160等于830萬(wàn)像素，當(dāng)然這是在你不裁剪的情況下）。所以目

13、前動(dòng)輒1300萬(wàn)以上甚至2000萬(wàn)像素在實(shí)用性上看來(lái)并不好（因?yàn)楦呦袼貢?huì)損失寬容度以及高感性能）。ISP1、硬件水平2、軟件算法ISP按動(dòng)快門(mén)后，光線從鏡頭進(jìn)入，到達(dá)傳感器，傳感器負(fù)責(zé)采集、記錄光線，并把它轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后交由ISP圖形信號(hào)處理器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ISP芯片）進(jìn)行處理，最后由手機(jī)處理器處理儲(chǔ)存。ISP芯片是拍照過(guò)程中的運(yùn)算處理單元，其地位相當(dāng)于相機(jī)的“大腦”。ISP芯片的作用就是對(duì)傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，最終得出經(jīng)過(guò)線性糾正、噪點(diǎn)去除、壞點(diǎn)修補(bǔ)、顏色插值、校正、曝光校正等處理后的結(jié)果。ISP芯片能夠在很大程度上決定手機(jī)相機(jī)最終的成像質(zhì)量，通常它對(duì)圖像質(zhì)量的改善空間可達(dá)10%-

14、15%。ISP實(shí)際是兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是ISP的硬件水平，一個(gè)是軟件算法和調(diào)試。再好的鏡頭和CMOS，最后都是ISP處理出來(lái)的。ISP的硬件計(jì)算能力，和軟件算法，最后決定照片的畫(huà)質(zhì)。手機(jī)上用ISP，有集成和獨(dú)立的兩種，集成的各家水平都不一樣，獨(dú)立的一般都還不錯(cuò)。集成ISP當(dāng)前的手機(jī)大多采用處理器附帶的集成ISP芯片，也就是ISP芯片集成在手機(jī)的處理器里。目前高通驍龍系列、聯(lián)發(fā)科系列處理器內(nèi)部大都集成有ISP芯片。采用處理器配套的集成ISP芯片優(yōu)勢(shì)是降低了手機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)成本，但缺點(diǎn)是：1、優(yōu)秀的處理器廠商并不一定擅長(zhǎng)開(kāi)發(fā)ISP芯片，其成像質(zhì)量不如獨(dú)立ISP芯片；2、無(wú)法保證與所選用的傳感器契合，兩

15、者如果配合不好，對(duì)成像質(zhì)量是有負(fù)作用的，這就限制了手機(jī)對(duì)傳感器的選擇；3、當(dāng)前相同價(jià)段的手機(jī)大多采用相同的處理器，相同的處理器就意味著相同的ISP方案，這就導(dǎo)致嚴(yán)重的同質(zhì)化現(xiàn)象。獨(dú)立ISP獨(dú)立ISP芯片是獨(dú)立于處理器而存在的，雖然成本較高，但優(yōu)勢(shì)也是比較明顯的。除了運(yùn)算能力、成像質(zhì)量更優(yōu)秀外，一般的獨(dú)立ISP芯片都是手機(jī)商向ISP提供商定制的，所以與相機(jī)其他組件的契合度更佳，成像也有屬于自己的風(fēng)格、特色。目前富士通是主要的獨(dú)立ISP芯片提供商軟件算法除了ISP芯片處理外，軟件算法同樣對(duì)手機(jī)成像效果起到至關(guān)重要的作用。ISP芯片對(duì)傳感器輸入的電流信號(hào)進(jìn)行處理后，首先會(huì)生成未經(jīng)加工的原始圖像，而軟

16、件算法就好比對(duì)原始圖像在內(nèi)部進(jìn)行了一番“PS”，優(yōu)化圖像的色彩、色調(diào)、對(duì)比度、噪點(diǎn)等，最后生成我們所看到的jpg格式圖片。當(dāng)然，由于每個(gè)人的PS技術(shù)和風(fēng)格都不一樣，所以即便是同一張照片，每個(gè)人最終也都會(huì)P成不同的風(fēng)格。同理，每部手機(jī)的軟件算法不同，最終的成像效果和風(fēng)格也是不一樣的，比如vivo手機(jī)通常會(huì)提升對(duì)比度，而iPhone則追求自然的效果。最重要的是，如果軟件算法優(yōu)秀，就可以把圖片優(yōu)化的很漂亮。閃光燈1、LED補(bǔ)光燈2、氙氣閃光燈LED補(bǔ)光燈LED補(bǔ)光燈成本低廉、補(bǔ)光效果明顯，在手機(jī)中的應(yīng)用最為廣泛，有些手機(jī)甚至還配備了雙LED補(bǔ)光燈。普通的雙LED補(bǔ)光燈除了使亮度增加外，跟單個(gè)LED補(bǔ)光燈沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別，而蘋(píng)果手機(jī)從iPhone 5s開(kāi)始搭載的雙True Tone閃光燈則有很大不同。雙