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综合IT:陈可辛《三分钟》手机拍照五年

  • 科技
  • 2021-11-22 10:28:25
  • 来源:

移动电子产品的一些功能和系统运行模式越来越完善,同时也越来越复杂。很多朋友都很困惑。最近,陈可辛《三分钟》手机拍了五年照片的消息也引起了很多人的关注。现在大家都想知道陈可辛《三分钟》手机拍照五年的事情。所以,我们来详细介绍一下陈可辛《三分钟》手机拍照五年的情况。

导演陈可辛最近帮助苹果拍摄了一部广告片《三分钟》。电影结尾的“iPhone X拍摄”引起了很大的争议,因为这次陈可辛使用了很多外设,比如长焦镜头、无人机和OSMO手持云台。

陈可辛的拍摄击中了大多数人心中的痛点:相比专业单反和微单,手机摄影往往是“认输”的失败者。

在这短短的三分钟里,或许你已经对手机摄影这五年的发展和表现失去了信心。但事实上,从2012年开始,手机厂商就绞尽脑汁,用各种方法来提升手机照片的效果。手机和单反的差距正在逐渐缩小。

根据DxOMark的统计,从最早的诺基亚808到如今的旗舰手机(如GooglePixel 2、iPhone X、三星Galaxy Note 8),苹果、三星、谷歌手机的画质和视频表现都在代代提升,拍摄效果越来越好。

本文梳理了苹果、三星、谷歌、华为的旗舰手机是如何提升照片质量的,让你在购买某款手机之前,就能对它的拍照水平有一个详细全面的参照系。

“黑暗”或“噪音爆炸”

为了明确特定手机的拍照水平,需要建立一个评价拍照质量的指标体系。根据DxOMark的评价体系,照片的质量主要由六个指标决定:纹理和噪点、曝光、自动对焦、变焦质量和散焦效果。

其中,噪声和纹理对照片的观感影响最大。尤其是夜景——拍照失败的手机,往往是暗的或者有很大的噪音,比如这个:

为了降低噪点,提高画面的纯净度,同时兼顾夜景的亮度(亮度太低,画面会失去很多纹理细节),无论是相机还是手机,最常见的方法就是增加图像传感器的尺寸来提高相机的捕光能力和图像质量。

瓶颈——传感器尺寸

然而,较大的传感器尺寸很容易成为轻薄手机设计的瓶颈。——手机内部用于摄像头模块的空间太小,很难适应更大的传感器尺寸。这条路基本堵死了。

另一种方法是长曝光——,它以较低的快门速度增加光量。比如安卓手机摄像头UI普遍提供的手动模式,可以手动调整曝光时间和ISO。这样拍摄的夜景真的很流畅,亮度可以达到夜视镜的水平。但前提是你需要一个三脚架,拍摄的对象应该是静止的。——8秒的曝光时间非常容易粘贴。

用手机拍照不仅要带三脚架,还要等最后8秒甚至半分钟,可以说是用户体验的巨大倒退,也违背了让手机便携的初衷。

扭转潮流的降噪算法

目前主流旗舰手机的解决方案是算法。弱光照片的专业名称是时域降噪(TNR),它结合了多帧图像数据,以增加拍摄过程中的累积曝光时间。合并多帧图像以消除噪声。

以iPhone 5s以来的iPhone为例。iPhone 6的成像硬件和iPhone 5s一样,但噪音和质感都比上一代好。主要原因是iPhone 6搭载了苹果的A8芯片。与iPhone 5s的A7处理器相比,A8拥有改进的图像信号处理器(ISP)。DxOMark提供的5 lux弱光照片显示,从iPhone 5s到iPhone 6,照片的细节明显增加,就像腾讯视频从标清到高清的清晰度差异一样。

降噪

比如新一代iPhone 7 Plus相比上一代,像素更高,镜头光圈更大,光学稳像。但在细节上,与iPhone 6没有太大区别。因为苹果为了让iPhone 7 Plus的噪音小于iPhone 6,调整了iPhone 7 Plus的图像处理参数。

算法坑队友的情况通过iPhone X的生成得到了改善,——iPhone X得益于改进的时域降噪算法,噪声比iPhone 7 Plus更低,纹理细节更丰富。

历史总是与——惊人地相似。同样的“坑队友”曾经发生在诺基亚808上。而且,这款前身其实更尴尬,因为诺基亚最终在手机中塞进了一个传感器尺寸高达66毫米的摄像头模块(即使是2017年,市面上尺寸相对较大的传感器,比如华为Mate 10 Pro,也只达到了29毫米),最终的拍摄效果被算法坑了,甚至比传感器尺寸只有18毫米的iPhone 5s还要差。

虽然诺基亚808的底部很大,但诺基亚工程师只是移植了以前用于较小图像传感器的曝光策略,最后在1勒克斯的极低光线下拍摄的样本看起来是这样的:

诺基亚808在“车祸现场”

自动HDR

白天拿起手机拍照时,如果想在有蓝天和风景的情况下拍出景物暗部纹理清晰的照片,需要点击屏幕将测光聚焦在要拍摄的景物上。在这个场景拍摄的照片中,蓝天有很大的机会出现过度曝光或偏色。不断优化的HDR算法起到了作用,在这种高对比度的场景下,你也可以拍出相对蔚蓝的天空。

自动HDR早在2010年就在手机上使用,但直到201年才出现。

3年发布的iPhone 5s,自动HDR优化的也并不好。由iPhone 5s拍摄的样片可以看到蓝天,但天空的色彩仍然比较偏青色而非蓝色,而且最亮的高光位区域仍然出现了一些剪贴纹理。到了新一代的iPhone 7 Plus,自动HDR已经能够完美地保留天空的色彩,而且iPhone 8 Plus也使阴影变亮了些,以便在非常黑暗的前景区域中还原出一些细节。

“逆光也清晰”——这可能是vivo最成功的广告词之一,借用这句广告词可以很形象的说明自动HDR的另一功效:改善逆光人像。

每年HDR算法的升级也在不断提升逆光人像的拍摄效果。iPhone 8 Plus还增加了人脸检测功能,人脸和背景的图像细节变得更容易兼顾了。

人像模式

说到拍摄人像,由iPhone 7 Plus带动的手机拍照潮流是双摄像头加持的人像模式。有了这个功能,你再也不能像以前那样,简单的以有没有人像的背景虚化来区分照片是单反还是手机拍摄的。

如果你有女朋友的话,一台有人像模式的手机可以说是必备品了。

手机厂商们的背景虚化目前分成了三大流派:以苹果为代表的“广角+长焦镜头”的双摄派,以华为为代表的“双广角”派,以Google为代表的单摄像头派。

其中Google Nexus 6P和Pixel仅通过单摄像头就可以实现人像模式,可以说是真正体现了Google“用数学拍照”的强大实力。不过与双摄像头的iPhone X、三星Galaxy Note 8、华为Mate 10 Pro相比,还是不够完美。

根据DxOMark的测试,Google这种单摄像头实现背景虚化的方法是在不同的焦点设置下快速连续拍摄几张照片,然后合并拍摄结果。比如Nexus 6P在摄像头稍微向上移动时拍摄了一系列照片,由此产生的景深图经常会出现一些错误。

苹果和华为代表的另外两个流派目前的旗舰机都能很好的实现背景虚化,不过Mate 10 Pro的双广角在焦距上有些吃亏。Mate 10 Pro的景深模式采用等效35 mm左右的视野来拍摄人像,这并不是典型的人像焦距,无法拍出与配备了等效50 mm副镜头的iPhone X完全相同的人像照片。

“三大流派”需要改进的依然是夜景,在昏暗的环境中,所有的图像都出现了大量的亮度噪点,这在人像的肤色上尤其明显。

视频防抖

陈可辛在拍摄《三分钟》的过程中,最为重要的外设之一是大疆OSMO手机云台。那个小男孩在人群中穿梭,奔跑着找妈妈的那段就是导演把iPhone和云台固定在小男孩身上拍出来的。

其实,如果不是剧烈奔跑的场景,只是日常生活视频,比如最近很火的Vlog,一台有视频防抖功能的手机也基本够用了。

视频防抖是一个需要手机软硬件高度协作的系统,除了目前旗舰手机标配的光学防抖,更早的集成陀螺仪也已经成为必备功能。

苹果是第一个通过集成陀螺仪数据来增强视频稳定性的手机厂商。陀螺仪和图像传感器数据同步需要很好的软硬件协作,苹果发挥了它完全控制其手机上的所有硬件和软件元件的优势,早在2013年发布的iPhone 5s上就已经实现了比较稳定的视频效果。

而Google Pixel再次发挥了算法的优势,通过“非因果防抖”的技术,使用大约一秒钟的视频缓存器来让防抖系统预测未来的摄像头运动。但是这种防抖功能需要陀螺仪提供非常可靠的数据,2012年或2013年的老旧陀螺仪组件已经力不从心了——你在比较旧的Android手机上即使安装了Google Camera,也达不到Pixel的视频稳定效果。

长江后浪推前浪,手机拍照一代比一代更好了,除了算法和光学防抖的改进,新技术层出不穷,手机摄像头的光圈在变大,双像素传感器与相位传感器的结合带来了更快的自动对焦,人脸检测依托算法也变得更加智能。

看到手机厂商们这么努力提升拍照水平,生产研发单反的“牙膏厂们”是不是也要加把劲了?

图片和测试数据来源:DxOMark

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