影響手機拍照質(zhì)量的因素

1、影響手機拍照質(zhì)量的因素在用手機拍照的瞬間，手機內(nèi)部到底發(fā)生了什么？手機成像示意圖鏡頭IR紅外濾光片CMOS芯片DSP數(shù)字信號處理器照片光線光線光線數(shù)字圖像信號由多個塑料(P)或玻璃(G)鏡片組成的鏡頭組，例如手機上常見的5P式鏡頭，意味著該手機鏡頭由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，還包含了用于對焦以及實現(xiàn)光學防抖的馬達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（互補金屬氧化物半導體），表面包含大量感光二極管，受到光線照射時，產(chǎn)生電信號，從而完成光到電信號的轉(zhuǎn)換。CMOS還會對影像光源進行自動增益補強，實

2、現(xiàn)自動亮度、自動白平衡、自動邊緣增強、色彩飽和度、對比度等處理DSP信號處理器包括ISP圖像信號處理器、JPEG編碼器、USB設備控制器等結(jié)構(gòu)，負責對數(shù)字圖像信號進行優(yōu)化處理，壓縮圖像并傳輸?shù)酱鎯ζ黠@示部件。鏡頭1、光圈2、焦距3、材質(zhì)4、認證光圈什么是光圈：光圈是一個用來控制鏡頭進光量的部件。光圈越大，通過鏡頭進入到傳感器的光線就越多。簡單來說就是在快門速度不變的情況下，光圈越大，進光量越多，畫面比較亮，而光圈小的，畫面會比較暗。光圈值：光圈的大小一般用F值來表示，F(xiàn)=鏡頭的焦距/鏡頭的通光直徑。例如我們在數(shù)碼相機中常見的50mm標準鏡頭，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，也就是說光圈值越小，光圈越大，這也就是人們常常會弄混的地方。F1.8的光圈比F2.4的要大多少？理論上通過光圈的光量跟光圈值的平方成反比。比如F2和F2.8這兩個光圈值，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)缺點可更換鏡頭機器上，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”便是大光圈鏡頭能夠為我們帶來的最直觀的感受。但實際 上，各個廠商關(guān)于鏡頭的路線圖上，對于大光圈鏡頭的描述都是：“快照鏡頭”。而對于手機來說也是一樣，受限于硬件條件，手機的大光圈其實并不是

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

5、碼相機和手機攝像頭內(nèi)部有個叫做感光元件（或稱圖像傳感器）的成像組件，這枚傳感器的作用就類似于膠片時代的膠卷，可實現(xiàn)對所攝畫面光的感知與最終的成像。在相機中，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?？梢姡瑔慰唇咕嗍菬o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”這樣一個概念。等效焦距等效焦距即是以中高端單反中用到的全畫幅感光元件（36mm24mm）為標準的焦距。為了讓焦距能夠統(tǒng)一表述成像設備的取景范圍，所有其他非全畫幅尺寸的感光元件都可通過焦距轉(zhuǎn)換

6、系數(shù)來將其實際焦距轉(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)一的值來衡量。比如說，諾基亞808PureView攝像頭的實際焦距（或稱物理焦距）是8mm，而其等效焦距通過換算可知大約為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等效焦距為約32mm。以此我們便能說，808PureView攝像頭的取景范圍比Xperia Z的攝像頭要廣。等效焦距長短的影響 焦距的長短并無好壞之分，只取決于用戶的不同需求。不過對于手機這樣的定焦成像設備而言，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。實際上，對于熱愛用手機拍攝“微距”，也就是景物特寫題材照片的用戶而言，越是長的等效焦距由于取景范圍較窄，所以畫面中所呈現(xiàn)被攝物體的體積（或占據(jù)整個畫面的比例）也就更大。這對營造小物體更具視覺沖擊力的畫面感而言有著廣角鏡頭無法比擬的優(yōu)勢。此外，很多熱愛自拍的MM要注意了，越是廣角的鏡頭（也就是焦距越短），其畸變以及對畫面產(chǎn)生的幾何形變越是嚴重，所以這樣的鏡頭如果離被攝者比較近，那么拍出來的形象并不會好看，倒會顯得畫面中央位置的鼻子或者嘴巴很大。所以對MM而言，要么選擇焦距適中的普通前置攝像頭，要么在自拍時把手伸得夠長。等效焦距短優(yōu)點：廣角；缺點：畸變嚴重，畫面容易產(chǎn)生幾何形變等效焦

8、距長優(yōu)點：背景虛化效果好；缺點：不利于手機做薄材質(zhì)Lens一般有兩種材料，一種是球面玻璃（Glass），代號為G；另一種是非球面塑膠（Plastic），代號為P，手機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鏡頭采用的是5層或6層塑膠鏡片。事實上，真正成像好的鏡頭理論上必須使用玻璃鏡片才能夠達到，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，而且光學折射和熱膨脹系數(shù)遠低于塑膠，但是唯一的缺點就是制造成本高、工序復雜，在成本低廉的手機上不可能大規(guī)模采用，沒有誰愿意花費高昂的代價使用全玻璃鏡片。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、用攝像領域。認證手機的大范圍普及不過是最近十幾年的事情，世界上第一臺拍照手機來自日本夏普，世界上第一臺千萬像素拍照手機來自三星，而將手機攝像頭發(fā)揚光大的的卻要歸功于諾基亞和索尼。不僅僅是因為它們的手機出貨量很大，而是率先引入了手機鏡頭的認證標準。一般認為，配備標準認證鏡頭的手機攝像頭，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的“底有多大”，尺寸越大照片總體畫質(zhì)越好，而且這個影響是決定性的。目前手機攝像頭的“底”普遍在1/3.06英寸到1/2.3英寸之間，當然也有像Nokia 808 Pu

10、reView和Lumia 1020這樣比較奇葩的機型，達到了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像素在感光芯片上“分到的感光面積”，計算公式就是單芯片感光面積除以像素數(shù)量。目前市面上常見的單像素感光面積普遍在1.12m1.12m左右（以IMX214、1300萬像素為例，以下將直接寫為1.25m方便更加直觀得對比），當然也同樣有像HTC Utral Pixel攝像頭那樣達到4m的，當然這是特例。左圖是筆者整理的部分拍照手機單像素面積對照表，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。那面對如此多種的組合，我們應該如何

11、去選擇呢？這里我們就要將像素數(shù)量和單像素感光面積組合起來看了（由于這兩者乘起來也就是單芯片感光面積，所以看一款手機的“底”有多大也是估計其拍照畫質(zhì)的一個粗略參考指標，至于更細致得就要看更詳細數(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，增加像素數(shù)量是可以提高手機的解析力的。換句話來講，就是高像素設備會比低像素設備收集到更多的細節(jié)，你放大來看會更清晰。但是加大像素數(shù)量會帶來這樣幾個問題：1.數(shù)據(jù)量吞吐：典型例子就是諾基亞Lumia 1020，像素高達4100W，由于其自身的ISP處理性能不夠，導致其拍攝后處理時間較長影響體驗，而且照片也比較占據(jù)內(nèi)存空間。2.對單像素面積的妥協(xié)：由

12、于目前手機尺寸的關(guān)系，機身內(nèi)部對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數(shù)量的同時，很難再提升單像素面積，甚至是降低單像素面積，這樣就會造成攝像頭對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“高感畫質(zhì)”變差，“寬容度”下降等問題。3.高像素的實用性：目前我們使用手機拍攝的圖片基本都是在手機屏幕上觀看，那么即便是19201080的分辨率也僅僅只需要200萬像素。那假如有朋友需要裁剪呢？800萬像素也足夠你裁剪掉3/4的畫面也能夠滿足手機屏幕的瀏覽需求了，而且這個像素數(shù)量也基本能夠滿足4K的需求（38402160等于830萬像素，當然這是在你不裁剪的情況下）。所以目

13、前動輒1300萬以上甚至2000萬像素在實用性上看來并不好（因為高像素會損失寬容度以及高感性能）。ISP1、硬件水平2、軟件算法ISP按動快門后，光線從鏡頭進入，到達傳感器，傳感器負責采集、記錄光線，并把它轉(zhuǎn)換成電流信號，然后交由ISP圖形信號處理器（以下簡稱ISP芯片）進行處理，最后由手機處理器處理儲存。ISP芯片是拍照過程中的運算處理單元，其地位相當于相機的“大腦”。ISP芯片的作用就是對傳感器輸入的信號進行運算處理，最終得出經(jīng)過線性糾正、噪點去除、壞點修補、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相機最終的成像質(zhì)量，通常它對圖像質(zhì)量的改善空間可達10%-

14、15%。ISP實際是兩個問題，一個是ISP的硬件水平，一個是軟件算法和調(diào)試。再好的鏡頭和CMOS，最后都是ISP處理出來的。ISP的硬件計算能力，和軟件算法，最后決定照片的畫質(zhì)。手機上用ISP，有集成和獨立的兩種，集成的各家水平都不一樣，獨立的一般都還不錯。集成ISP當前的手機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)勢是降低了手機的研發(fā)和生產(chǎn)成本，但缺點是：1、優(yōu)秀的處理器廠商并不一定擅長開發(fā)ISP芯片，其成像質(zhì)量不如獨立ISP芯片；2、無法保證與所選用的傳感器契合，兩

15、者如果配合不好，對成像質(zhì)量是有負作用的，這就限制了手機對傳感器的選擇；3、當前相同價段的手機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，這就導致嚴重的同質(zhì)化現(xiàn)象。獨立ISP獨立ISP芯片是獨立于處理器而存在的，雖然成本較高，但優(yōu)勢也是比較明顯的。除了運算能力、成像質(zhì)量更優(yōu)秀外，一般的獨立ISP芯片都是手機商向ISP提供商定制的，所以與相機其他組件的契合度更佳，成像也有屬于自己的風格、特色。目前富士通是主要的獨立ISP芯片提供商軟件算法除了ISP芯片處理外，軟件算法同樣對手機成像效果起到至關(guān)重要的作用。ISP芯片對傳感器輸入的電流信號進行處理后，首先會生成未經(jīng)加工的原始圖像，而軟

16、件算法就好比對原始圖像在內(nèi)部進行了一番“PS”，優(yōu)化圖像的色彩、色調(diào)、對比度、噪點等，最后生成我們所看到的jpg格式圖片。當然，由于每個人的PS技術(shù)和風格都不一樣，所以即便是同一張照片，每個人最終也都會P成不同的風格。同理，每部手機的軟件算法不同，最終的成像效果和風格也是不一樣的，比如vivo手機通常會提升對比度，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補光燈2、氙氣閃光燈LED補光燈LED補光燈成本低廉、補光效果明顯，在手機中的應用最為廣泛，有些手機甚至還配備了雙LED補光燈。普通的雙LED補光燈除了使亮度增加外，跟單個LED補光燈沒有實質(zhì)性的區(qū)別，而蘋果手機從iPhone 5s開始搭載的雙True Tone閃光燈則有很大不同。雙