手機(jī)相機(jī)系統(tǒng)由鏡頭、傳感器、光圈和ISP(圖像信號(hào)處理器,一般集成在SoC中)等部件構(gòu)成,結(jié)合軟件算法,這幾點(diǎn)的優(yōu)劣基本決定一部手機(jī)的拍照性能。在硬件方面,由于體積和成本限制,手機(jī)的鏡頭和光圈并玩不出什么花樣,所以傳感器的重要性就更加突出。
目前,出于成本、產(chǎn)品定位和外形設(shè)計(jì)(攝像頭突起)的考慮,手機(jī)廠商會(huì)在不同機(jī)型上使用不同的圖像傳感器。平時(shí),主流圖像傳感器的參數(shù),參數(shù)對(duì)成像的影響,這些都是用戶的興趣關(guān)注點(diǎn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),有效像素、傳感器尺寸和(等效)單位像素尺寸是手機(jī)相機(jī)傳感器的核心參數(shù)。
傳感器大小決定了有多少光被捕捉,資料圖
傳感器尺寸
如果忽略軟件算法和其它因素,傳感器尺寸越大越好。因?yàn)閭鞲衅鞔笮Q定了有多少光被捕捉。拍照時(shí),傳感器上每一個(gè)像素都紀(jì)錄“光信息”,傳感器尺寸大意味著更豐富的信息。這也就意味著“大底”傳感器能帶來(lái)更高的動(dòng)態(tài)范圍、更廣的ISO范圍和更少的噪點(diǎn)。直接表現(xiàn)就是明暗條件復(fù)雜場(chǎng)景下更好的曝光和細(xì)節(jié)還原,以及暗光環(huán)境下更好的曝光和噪點(diǎn)控制。能在暗光和明暗條件復(fù)雜場(chǎng)景下表現(xiàn)優(yōu)秀的話,手機(jī)在其它場(chǎng)景下的表現(xiàn)也不會(huì)差。
此外,在其它參數(shù)和拍攝條件(距離)一致的情況下,傳感器尺寸越大,越能實(shí)現(xiàn)物理背景虛化。不管算法摳出的虛化照片有多好,都不如物理虛化來(lái)的自然。大多數(shù)手機(jī)傳感器尺寸都不大,所以只能在很近的距離拍出物理背景虛化照片。
然后,在其它參數(shù)(鏡頭焦距)和拍攝條件(距離)一致的情況下,傳感器尺寸越大,成像的視角就越大。對(duì)于小尺寸傳感器設(shè)備來(lái)說(shuō),需要視角更廣(焦距更短)的鏡頭,才能實(shí)現(xiàn)合適的視角。
大尺寸傳感器的缺點(diǎn)是占用空間大。因?yàn)椴粌H傳感器本身大,大尺寸傳感器也需要大尺寸鏡頭來(lái)覆蓋。鏡頭和傳感器都大的話,手機(jī)的厚度和攝像頭突起的體積就會(huì)不可避免地變高,也會(huì)占用手機(jī)其它部件的空間。選用什么尺寸的傳感器一直是手機(jī)廠商需要權(quán)衡的。
相機(jī)圖像傳感器,資料圖
單位像素尺寸影響什么?
單位像素尺大小決定了傳感器的感光能力,越大意味著更好的暗光拍攝能力,最直觀的表現(xiàn)是噪點(diǎn)水平。
單位像素尺寸=傳感器寬度/照片分辨率寬度
從這一公式可看出,有效像素、傳感器尺寸和單位像素尺寸是互相影響的。如果一個(gè)傳感器的單位像素尺寸大,那一般情況下它的傳感器尺寸就不會(huì)小。但有些傳感器像素太高,這時(shí)傳感器體積再大也避免不了單位像素尺寸的渺小。這時(shí)就會(huì)用到素四合一,用四個(gè)小像素合成一個(gè)大像素,把像素?cái)?shù)量降到原來(lái)的四分之一,盡量用夠大的等效單位像素尺寸來(lái)彌補(bǔ)小像素感光能力不足的劣勢(shì)。
有效像素影響什么?
有效像素越大,解析度越高,照片細(xì)節(jié)更清晰。但由于大像素會(huì)造成單位像素尺寸低下,所以在非光線充足的場(chǎng)景下,高像素拍出的照片噪點(diǎn)會(huì)相對(duì)明顯。目前解決高像素傳感器暗光噪點(diǎn)的方法是像素四合一。
索尼等其它手機(jī)統(tǒng)治了智能手機(jī)的圖像傳感器市場(chǎng),其中索尼市場(chǎng)份額最大,幾乎所有主流手機(jī)都搭載了索尼的傳感器。下圖就是2015年之后(不包括2015年)發(fā)布的主流手機(jī)搭載過(guò)的相機(jī)傳感器主要參數(shù)。
資料圖
傳感器只是影響拍照性能的因素之一
雖然上述說(shuō)了很多圖像傳感器規(guī)格對(duì)成像的影響,決定手機(jī)成像效果的因素還有很多。比如ISP、防抖、光圈、鏡頭和軟件算法等,其中軟件算法影響很大。假設(shè)一部手機(jī)的傳感器頂級(jí),但軟件算法很差,那么這部手機(jī)就不能充分挖掘傳感器性能,最終成像效果只能算是不錯(cuò)。反過(guò)來(lái),在頂級(jí)拍照算法的加持下,傳感器性能稍微不錯(cuò)的手機(jī)能也拍出頂級(jí)的照片。所以,傳感器只能決定手機(jī)拍照性能的上、下限,最終拍照能力具體落在什么高度還要看算法。
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