虽然智能手机诞生仅有短短十几年,但其拍摄能力却在以肉眼可见的速度增长,然而不得不承认的是,虽然智能手机的拍摄水平已经取得了飞跃性的提升,但距离专业相机仍然存在一定差距。
来自CMOS的物理瓶颈
究其根本,智能手机的拍摄水平之所以无法和专业相机相媲美,主要在于硬件配置。受限于机身厚度和内部空间,目前的智能手机毫无例外的都搭载的是定焦镜头,相机模组进光量小且传感器单位像素面积不大,这也铸就其在暗光拍摄及变焦功能上的局限性。
1、传感器尺寸
为了提升CMOS成像画质,目前主流手机厂商的做法是引入更大尺寸CMOS传感器。传感器尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好,这就是我们通常所说的“底大一级压死人”。
于去年上半年发布的华为P30系列,开创性的在主摄像头中引入了1/1.7英寸大底CMOS,而之后推出的华为Mate30系列则更进一步,将传感器尺寸下探到1/1.54英寸,使手机硬件素质有了大幅提升。如果想要进一步提升画质,对于华为P40系列来说,最有效的方法就是引入更大尺寸传感器。
2、提升进光量
当然,除了引入更大尺寸CMOS传感器,还可以提升CMOS传感器的进光量。对于CMOS而言,提升进光量的手段有很多,如增加传感器尺寸、增大镜头光圈、增加单个像素感光面积、引入UltraPixel超像素摄像头等,都是行之有效的方法。
然而,历史证明,UltraPixel超像素摄像头这条路是走不通的,增加传感器尺寸的方法,在同一时期对于不同手机厂商来说基本上都是可以做到的,并不能形成碾压性优势,所以意义也不大。
至于增加单个像素感光面积,IMX586通过Quad Bayer阵列和四合一像素聚合技术可实现等效1.6μm的单个像素感光面积,更高端的IMX600传感器可实现等效2.0μm的单个像素感光面积,虽然存在天花板,但也不失为一种解决方案,因此同样受到了不少手机厂商的青睐,例如华为P30系列。
然而这对于满足用户日益增长的拍摄需求仍然是远远不够的,在这样的情况下就只能另辟蹊径了,例如从改造CMOS传感器的底层架构着手。
神奇的拜耳阵列
传统的CMOS传感器大都采用了RGGB排列方式,也就是我们通常所说的“拜耳阵列”,或者是“拜耳滤镜”,即采用1红2绿1蓝的排列方式将灰度信息转换成彩色信息,让呈现在CMOS上的色彩最接近人眼的视觉效果。
然而,这种排列方式虽然被公认为是最佳的CMOS结构,但却有一个非常显著的缺点,那就是单像素仅通过一种颜色的设计会浪费大量的色彩信息,导致传感器对光线的利用率相对较低。
创新的RYYB滤镜阵列
为此,华为在P30系列中创新性的加入了全新的RYYB滤镜阵列设计,用黄色像素替换传统RGGB传感器中的绿色像素,这样做的好处是将进光量提升了40%。所以,加入RYYB滤镜阵列设计的华为P30系列,借助独立ISP和超感光AI图像引擎,最高感光度可达409600。
不得不说,华为P30系列通过加入全新RYYB滤镜阵列设计来提升进光量的做法可谓是剑走偏锋。然而不得不承认的是,这样的做法确实非常有效,大幅提升了手机的暗光拍摄表现。对于新旗舰华为P40系列来说,只需要径直取用,并加以更成熟的成像算法即可,毕竟经过一代产品的试水之后,华为已经积累了足够的经验,完全有能力更好的驾驭。
从数码变焦到潜望式摄像头,手机变焦迎来革命性提升
变焦功能是除暗光拍摄以外的又一大痛点,根本原因同样在于硬件限制,如果要实现变焦功能的话,就只能依靠技术手段或者是感光元件的特殊设计。
1、数码变焦
如何在搭载了定焦镜头的智能手机中实现变焦功能?不少手机厂商都选择在定焦镜头中加入数码变焦。
数码变焦名为“变焦”,但焦距实际并没有发生改变,而是以对像素进行有损裁剪为代价的,尽管数码变焦会利用插值等方式来改善成像质量,但图像色彩和质量却大大下降,经不起放大的考验。
2、混合变焦
于是又有人将目光放在了镜头上,利用手机后置双镜头的物理焦距不同,实现“广角”或“长焦”拍摄效果,也就是我们通常所说的“混合变焦”。
然而要说的是,利用双镜头物理焦距的不同实现变焦功能,虽然在一定程度上解决了一些现实性的问题,但在面对更远拍摄距离时,仍然有些“力不从心”。
3、潜望式摄像头
为了解决这一世纪难题,华为P30系列搭载了一颗125mm焦距的800万像素长焦摄像头,且在这颗摄像头中创造性的引入了潜望式摄像头的概念,通过棱镜的光路折射,使镜头横置于机身。相较于传统高端智能手机迄今为止只能实现2倍或3倍光学变焦系数,华为P30系列支持5倍光学变焦,无需借助辅助设备也能实现专业变焦功能。
不过就目前来看,华为P30系列仅支持5倍光学变焦,而对于更远距离的拍摄,就只能通过混合变焦或者是数码变焦来实现了。所以,如果想要触及到更远的拍摄距离,同时又不损伤画质,最好的方法依然是光学变焦,例如将光学变焦功能提高至10倍甚至是更多。至于混合变焦和数码变焦的话,只能作为其中一项功能。
奇妙的摄像头组合
多颗摄像头是目前智能手机的一大发展潮流,而且在数量上呈现出越来越多的发展趋势。
在上一代Mate系列产品中,华为Mate 20 Pro引入了超广角镜头,让取景器可以捕捉到更大范围的背景,拍摄出更为壮丽的照片。到了华为P30系列,则引入了一颗TOF镜头,基于TOF镜头捕获精确的景深信息,华为P30系列可以实现由近到远的渐进式虚化效果。再到最新一代的华为Mate30系列,则引入了双主摄的概念,通过电影摄像头的加入,带来更强悍的视频拍摄能力。
这也加大了我们华为P40期待,新机或将采用更激进的打法,通过更强大的相机组合来实现更强大的拍摄功能,例如,将摄像头组合升级为五摄,再如引入更大尺寸传感器,又或者是对CMOS传感器的底层架构进行进一步改造,这或许都需要新机华为P40系列来推进落实。
正可谓硬件不够,算法来凑。对于智能手机而言,硬件配置固然重要,软件算法和技术支持同样不可或缺,只有两者相互配合,才能拥有更完美的表现。
1、防抖功能
手机拍摄有一个很现实的问题,那就手抖,尤其是面对一些暗光环境时,要保证成像质量,就只能增加曝光时间,那么防抖问题就出现了。
OIS光学防抖
目前旗舰机大都采用的是OIS光学防抖。OIS光学防抖又称镜头防抖,通过在镜片组中增加一个使用磁力悬浮的镜片,配合陀螺仪工作,当机身发生震动时,能检测到轻微的抖动从而控制镜片浮动对抖动进行一定的位移补偿,从而避免了光路发生抖动,实现光学防抖。
然而,这对于满足更高拍摄需求显然还不够,于是便有了OIS光学防抖的升级:AIS智能防抖。
AIS智能防抖
所谓AIS智能防抖,其实就是人工智能防抖,AIS技术集成OIS的优点,通过人工智能算法来实现图像防抖的功能,在CMOS数据读写速度保证的条件下,效果更为明显。
为了解决防抖问题,华为P30 Pro在主摄和长焦镜头中均加入了防抖技术:AIS和OIS双重防抖。相信这两项防抖技术同样会出现在P40系列中,而且同样是双重防抖。
2、超高速摄影
所谓超高速摄影,是利用高速摄影机的超高速快门把动作放慢,通过慢镜头造成特有的艺术魅力,展现画面细节、渲染场景气氛。
华为P30系列支持960帧的超高速摄影,到了华为Mate30系列上,则可以实现每秒7680帧超高速摄影,将视频时间放慢256倍。相信华为是不会让256倍这个成绩仅出现在Mate30系列一款手机上的,下一代的华为P40系列,势必会在延续超高速摄影这一功能的基础上,通过全新的高速摄影,让慢镜头更慢。
3、超分辨率算法
我们知道,在变焦过程中,照片很容易出现画质下降的问题。超分辨率算法的意义就在于,通过算法弥补变焦过程中出现的画质下降,让照片放大后依然清晰。华为P40系列要支持更强大的变焦功能,超分辨率算法自然是少不了的。
3、人像模式
目前绝大部分手机都支持人像模式,不过大多数都是通过算法来实现的,比如识别到人像轮廓之后,通过算法自动虚化背景,这样很容易造成人像背景不真实、刻意抠图等问题。
但华为P30 则不同,它加入了一枚可以3D建模的TOF立体深感镜头。在人像模式下,TOF镜头提供深景信息,推算虚化与对焦。这样做的好处是,不仅可以实现单反级的背景虚化效果,同时还可以使细节得到很好保留,并且不会出现刻意抠图等现象。
相信这一功能在下一代旗舰产品华为P40系列中将会得到进一步优化,带来更优秀的人像拍摄效果。不过这似乎也传达了一个信息点,TOF镜头不出意外的话应该会延续到P40系列中。
随着抖音等短视频应用的火爆,视频拍摄也越来越多的受到了用户的喜爱,这就不得不说到3D建模、AI电影模式、双景录像以及4K超广角暗态延时摄影等几个关键词。
1、3D建模
3D建模,可以说是未来AR和VR等应用场景中不可或缺的一个环节。按照目前的趋势来看,这一技术在未来也会成为手机业发展不可或缺的一环。
在上一代产品华为P30系列中,3D建模功能还处于探索阶段,相信经过一代产品的试水之后,无论是拍摄效果还是应用场景,都将更加完善。
2、AI电影模式
AI电影模式主要借助于超宽视野的超广角镜头,以及手机自带的影院级画幅,为用户呈现出银幕比例的沉浸式影像大作。并拥有各种不同效果的电影滤镜,可以带来怀旧、清新、悬疑、虚化等专业效果。
随着抖音、快手等短视频应用的火爆,相信这一功能在华为P40系列中定会加以丰富。另外,还有可能会与这些短视频平台打通,在方便用户分享作品的同时,还会出现更多有趣玩法。
3、双景录像
所谓双景录像其实是借助广角镜头和长焦镜头同时拍摄,实现全景和特写的同时出现一块屏幕两种视野,即可尽览广袤全局,同时获得变焦特写。
华为P30系列支持双景录像功能,如果要延续到下一代的P40系列中,或许会随着新镜头的加入,更高倍数变焦功能的支持,将带来更多更具场景化的新玩法。
4、4K超广角暗态延时摄影
延时摄影是一种压缩时间的拍摄手法,具有浓缩光阴的魔力,过往同样属于专业摄像的范畴。华为P30系列支持延时摄影,不过仅支持720P,但是到了华为Mate30 Pro上,则突破专业壁垒,带来了4K超广角暗态延时摄影能力。再到下一代的P40上,延时摄影功能至少保存4K超广角暗态延时摄影能力的级别无疑。
近年来,华为P系列拍照实力不断刷新手机的极限,树立起手机拍照标杆。去年发布的华为P30系列,凭借着全新的影像系统改写了摄影规则,领先行业其他旗舰。发布的华为P40系列,势必会延续华为P系列的核心竞争力,再次刷新DxO榜单,带给用户革命性体验。
最后,附上一张最近泄密的华为P40的渲染图,让大家一睹为快。至于华为P40还将带给我们哪些惊喜,还让我们拭目以待。
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