荣耀6的拍照像素解析 (荣耀6plus摄像头)

据微信公众号:首都数码部落 透露,荣耀6 Plus应该被命名为“荣耀青松”手机。

从目前网络传播的速度来看,荣耀青松手机,网友们对其拍照的关注热度非常高。

下面我们就根据网络的一篇文章来深入了解一下这款手机的双摄像头的秘密:

荣耀6plus双摄像头是不是假的,荣耀6的拍照像素解析

▲黑色荣耀6 Plus证件照

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▲白色荣耀6 Plus证件照

事呢,还得先从此次事件的主角荣耀6 Plus说起,谁让他这么牛逼哄哄,双摄像头,还有新的算法。双后置摄像头涉及到景深、焦距、等非常繁杂的算法,因而在手机运用上难有突破。

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▲算法(大学狗能看懂旁边的公式吗?)

此次荣耀6 Plus 可谓下足血本,双摄像头的硬件有了,据称还运用高斯算法取得了革命性进展。此前的HTC ONE M8对焦速度慢,图像解析力弱的问题在荣耀6 Plus上能不能得到解决呢?我们拭目以待~不过在真机到来前,我有必要给大家科普一些手机相机相关的知识,下边咱们就一一谈起吧。

首先是摄像头物理组成部件。手机摄像头由PCB板、镜头、固定器和滤色片、DSP(CCD用)、传感器等部件组成。其工作原理为:拍摄景物通过镜头,将生成的光学图像投射到传感器上,然后光学图像被转换成电信号,电信号再经过模数转换变为数字信号,数字信号经过DSP加工处理,再被送到手机处理器中进行处理,最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。

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▲手机拍照工作流程

PCB板就是摄像头中用到的印刷电路板,分为硬板、软板、软硬结合板三种,这三种材料应用范围不同,CMOS可以使用任何一种,但CCD只能使用软硬结合板,并且也是软硬结合板的造价成本最高。

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▲PCB版

镜头是将拍摄景物在传感器上成像的器件,它通常由由几片透镜组成。从材质上看,摄像头的镜头可分为塑胶透镜和玻璃透镜。玻璃透光性以及成像质量都具有较大优势,但玻璃透镜成本也高。因此一个摄像头品质的好坏,与镜头也是有一定关系的。比如诺基亚800采用的是卡尔蔡司认证镜头,成像效果就会比普通镜头好一些。当然,它只是总效果的影响因素之一。另外为了保护摄像头的镜片不被磨损,还有采用蓝宝石玻璃镜片(最外层)如iPhone

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▲手机摄像头、结构

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▲5片镜片、6片镜片

镜头有两个较为重要的参数:光圈和焦距。光圈是安装在镜头上控制通过镜头到达传感器的光线多少的装置,除了控制通光量,光圈还具有控制景深的功能,光圈越大,景深越小,平时在拍人像时背景朦胧效果就是小景深的一种体现。手机摄像头的光圈所代表的含义和表示方面与普通相机相同,光圈数值越少,则光圈越大,由于硬件结构的限制,手机的摄像头的光圈是固定无法改变的,光圈越大,则其它条件相同的情况下可以到达传感器的光线越多,对于弱光下的拍摄意义重大,通常来说,光圈较大的摄像头,一般弱光下拍照的效果都会较好。

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▲光圈

「焦内如刀割般锐利,焦外如奶油般化开」便是大光圈镜头能够为我们带来的最直观的感受。但实际上,各个厂商关于镜头的路线图上,对于大光圈镜头的描述都是:「快照镜头」。而对于手机来说也是一样,受限于硬件条件(目前手机摄像头最大的光圈为F1.8),手机的大光圈其实并不是为了虚化而设计,主要目的还是能让手机够拥有更快的快门速度。

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▲大小光圈成像区别

为什么叫做快照镜头?科普一下:

比如:

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▲成像模糊

这时候如果有更快的快门速度,那么周围几个人都会凝固住,而不是这样的「动感」。对于拍娃、拍猫拍狗*党**而言,更大的光圈更加实用。

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▲荣耀6 Plus样张

荣耀6Plus的样张虚化效果可见一斑,应该就是大光圈带来的实际效果。6 Plus的实力可能不仅仅如此,期待更多样张的曝光,以及真机拍照体验。

焦距这个问题在我们选购相机时会有比较多的考虑和讨论,但受制于体积,一般手机摄像头只能实现数码变焦,效果较差,而市场上销售的手机产品的宣传资料里确实很少标注镜头等效焦距。而标注产品实际焦距的也并不多,多数产品仅仅写明有效像素、视频分辨率等信息。由于广角镜头焦距短,配备广角镜头的摄像头其厚度也就短,所以厂商都乐于把焦距做短,把相机做成广角,这部对于消费者来说影响并不算太大,广角的适用范围也较强,只是有部分场景下,较长的焦距如等效35mm更有利于人像的拍摄。

像素从定义上来看是指基本原色素及其灰度的基本编码。像素可以用一个数表示,如30万像素,它表示横向640像素和纵向480像素,总数为640×480=307200像素,也就是传统所说的30万像素,像素是分辨率的单位,这个像素值仅仅是相机所支持的有效最大分辨率。像素数越大,所拍摄的静态图像的分辨率也越大,相应的一张图片所占用的空间也会增大。比方说传统6寸照片,它的像素大小为1440x960,也就是130万像素,而8寸照片的像素数为300万像素。如果需要制作海报等大面积图片,就需要用到更大像素的图片,否则就会出现不清楚的现象。

固定器和滤波片固定器的作用,实际上就是来固定镜头,另外固定器上还会有一块滤色片。滤色片也即“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一种是RGB原色分色法,另一种是CMYK补色分色法。原色CCD的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题,一般采用原色CCD的数码相机,ISO感光度多半不会超过400。相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,牺牲了部分影像的分辨率,但ISO值一般都可设定在800以上。(这段可以不看)

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▲固定器、滤波片

DSP又叫数字信号处理芯片,它的功能是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号进行优化处理,最后把处理后的信号传到显示器上。目前DSP厂商的设计和生产技术都已经比较成熟,各项技术指标上相差不大。

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▲DSP和传感器

上面所说的DSP是CCD中会使用,是因为,在CMOS传感器的摄像头中,其DSP芯片已经集成到CMOS中,从外观上来看,它们就是一个整体。而采用CCD传感器的摄像头则分为CCD和DSP两个独立部分。

传感器是摄像头组成的核心,也是最关键的技术,它是一种用来接收通过镜头的光线,并且将这些光信号转换成为电信号的装置。简单的理解,我们可以把传感器看做是传统相机用的胶片,虽然两者原理不同,但在相机整体组成结构中有一定相似度。

传感器尺寸,手机的传感器都是一个长方形,像素就是画在这个长方形上的正方形小格子,大的长方形面积一定的情况下,格子画得越小,像素就越高;而要是大的长方形天生面积就大一些,那么,同样大小的格子也能放的越多。那么正方形小格子的大小是多少呢?这个就是像素大小。目前主流的像素大小是 1.12 m 和 1.4 m,iPhone5s是定制的传感器,稍微大一点 1.5 m.在同供应商同代技术条件下,这个小格子越大,每个像素能接收到的光线就越多,相对而言,画质就越好。

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▲传感器

换句专业的话就是感光器件面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。

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▲传感器尺寸

那么这个长方形大小是多少呢?这块业界标准是对角线长度,主流的是 1/4 英寸和 1/3 英寸,索尼给自家那块 2070W 像素的是 1/2.3 英寸,而丧心病狂的诺基亚 808 是 1/1.2 英寸。面积上1/3 的大约比 1/4 的大 60%,1/2.3 的大概又比 1/3 的大60%。

当然,作为对比,全画幅大概比 1/3 大 35倍左右。手机在这里争来争去就为了一个 60% 和又一个 60%,所以,不要拿手机拍照跟单反比了,没意义完全比不过的;各位厂家也不要吹嘘了,拿来天顶星科技也比不过的。跟微单,还是能比一下的,毕竟微单界有宾得 Q 系列这样的一朵奇葩绽放。

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▲画幅

所以呢,综上所述,大家可以想想,为什么底大一级压死人?同供应商同技术条件下,更大的传感器可以容纳更多的像素,使画质更细腻;或者,可以放下更大的像素,使高感更好,带来更好夜景效果。但一般厂商都会选择高像素,因为高像素带来的细腻程度是低像素无法实现的,而缩图,也是一种非常有效的降噪方式。

相对低价一些的机型往往会选择1/4英寸感光元件,可以在这块节约一部分成本;部分主打超薄的机型也倾向于1/4英寸感光元件,可以有效降低镜头一块的厚度;绝大部分主流中端以上机型都采用的是1/3英寸及以上感光元件。

但更高像素会对手机整体配置有更高的要求。

传感器类型,常见的摄像头传感器主要有两种,一种是CCD传感器,一种是CMOS传感器。两者区别在于:CCD的优势在于成像质量好,但是由于制造工艺复杂,只有少数的厂商能够掌握,所以导致制造成本居高不下,特别是大型CCD,价格非常高昂。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。

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▲传感器

扩展阅读:相对于CCD传感器,CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低,CCD为提供优异的影像品质,付出代价即是较高的电源消耗量,为使电荷传输顺畅,噪声降低,需由高压差改善传输效果。但CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压,读取前便将其放大,利用3.3V的电源即可驱动,电源消耗量比CCD低。另外偶尔还会提到CCM传感器,CCM(Compact CMOSmodule)实际上是CMOS的一种,只是CCM经过一些处理,画质比CMOS高一点,拍照时感应速度也较快,但照片品质还是逊色于CCD。

目前,主流的手机用的都是CMOS传感器,另外,有的厂家在宣传中会提到“背照式”“BSI”“堆栈式”等概念,实际上BSI就是背照式CMOS的英文简称,背照式CMOS是CMOS的一种,它改善了传统CMOS感光元件的感光度,在夜拍和高感的时候成像效果相对好一些。

早在2008年,索尼就开发出了背照式CMOS传感器,其最大的优化之处就是将元件内部的结构改造了,即将感光层的元件调转方向,让光能从背面直射进去,避免了在传统传感器结构中,光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响。

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▲左边为传统的CMOS传感器,右边为背照式CMOS传感器

此外,把与感光无关的走线与光电二极管分开到芯片的两边或下面,这样不仅可以增加光电元件曝光面积,而且减少光线经过布线层时的损失,从而显著提高光的效能,大大改善低光照条件下的拍摄效果。

堆栈式CMOS传感器目前是索尼独家的传感器产品,索尼将其命名为Exmor RS CMOS传感器,是背照式CMOS传感器的衍生产物,也是目前手机摄像头当中,较为先进的一种CMOS传感器

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▲传统BSI和堆栈式

传统背照式 CMOS 在上面说的每一个像素的小格子里,不仅要容纳用于感光的像素部分,还要容纳处理光线的信号处理电路部分。而堆叠式则是把信号处理电路部分叠在了用于感光的像素部分的下面,大大增加了单个像素的感光面积。当然,堆叠式也可以称为背照式。

简单点说就是堆叠式大大提高了单个像素的感光面积。自然,总体感光的面积也就上升了,并且提升幅度相当喜人。1/4 英寸堆叠式的性能能达到甚至超过上一代 1/3.2 英寸的背照式。而 1/3 的 IMX135,以及刚更新的IMX214 的样片大家都可以看到性能上的飞跃。

快门拍照并不像我们想象中的那样是一瞬间的事,当我们按下快门那一瞬间,阻挡镜头与感光元件的那道门(快门)便会打开让光进来,当光的数量进来的差不多以后,快门会迅速和上,要不然光就会太多造成曝光过度,快门打开与合上的这段时间便叫做快门速度,也称曝光时间。

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▲高速快门拍摄水滴

我们用手机拍摄运动中的人物时人会模糊,这是因为快门速度不够快造成的。如果我们快门太快了,就意味着进来的光数量会减少,这个时候我们可以选择将光圈开大一点,快门速度每提升一档,光圈便也要提升一档才能得到相同的进光数量,比如使用光圈f/2,1/100秒快门速度拍摄的照片,与f /2.8,1/50秒快门速度拍摄的照片曝光量是一样的(也就是画面亮度是一样的)。

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▲长曝光星轨

当快门速度非常快时可以拍摄一些非比寻常的照片,例如水滴,高速运行的汽车。当快门速度慢到一定程度时夜可以拍摄一些很特别的照片,例如城市街道上的车流和星轨,这就是nubia Z7所能实现的星轨拍摄功能,拍一张照片需要曝光好几个小时。

ISO当我们想用速度比较快的快门时进来的光势必会少,这时我们可以开大光圈进行弥补,但是如果镜头光圈已经开到最大或者要用小光圈拍以保证整个画面都清晰呢?为了保障进光量可提高ISO感光度。在光圈不变的情况下,快门速度提高一档,ISO提高一档可以得到和前者相同的曝光量。

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▲ISO

但是每提高一档ISO,噪点就会增加,图像的质量也就会随之降低一定程度,这是无法避免的,如果可以,尽量使用能用的最低的ISO,高ISO能不用尽量不用。

硬件参数不是唯一,虽然好的成像效果离不开好的手机摄像头硬件支持,但是在目前市场上手机产品各类配置高度同质化的现在,各家厂商都可以轻易地获得优质的手机摄像头硬件配置,但就算是采用相同参数的摄像头的手机,其最终的拍照成像品质都不一定可以产生同样的效果。所以算法也是非常重要滴~

最后来一张荣耀6Plus的样张和其它主流旗舰手机的样张对比!

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