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DxO展示过去5年智能手机相机取得的进步(2)

发表时间:2018-02-08 来源:dxomark 作者: dxomark 责任编辑: 梁爽

 

图像处理技术正在改变手机摄像头的成像

 

  iPhone 6是演示图像处理技术如何提高图像质量的一个绝好例子。从图表上可以看出,尽管它使用了与iPhone 5s相同的成像硬件,但它的噪点和纹理都比前代产品好。iPhone 6配备了苹果的A8芯片组,具有改进的图像信号处理器(ISP),A8 ISP很可能支持时域降噪,但当时苹果并没有提供任何详细的信息。一年后(2015年),谷歌在Nexus 6P设备上引入了HDR+,通过嵌入式ISP来合并高达10帧的Raw格式的图像。

 

  我们来看看一些样本照片。下面的图像剪裁来自5勒克斯低光照片。正如您所看到的,从iPhone 5s到iPhone 6,细节的增加非常明显。如上所述,两个机型的图像传感器和镜头部件都没有任何改变,因此其中的差别肯定要归功于图像处理的进展。令人惊讶的是,尽管iPhone 7 Plus的像素更高,镜头光圈更大,且配备了光学影像防抖,但在细节方面,它和iPhone 6之间的表现并没有太大的差别。因为苹果设法调校iPhone 7 Plus的图像处理参数,以使得iPhone 7 Plus图像上的噪点其少于iPhone 6,即使iPhone 7 Plus具有1200万像素的更高分辨率。因此,虽然iPhone 7 Plus的高分辨率传感器捕获了更多细节,但却因为降噪处理而变得模糊了。反观iPhone X则得益于改进的时域降噪算法,又向前迈进了一步,其噪点比7 Plus略低,而且明显拥有更丰富的细节。

 

 

  我们可以在下面看到目前四款高端智能手机摄像头三星Galaxy Note 8、谷歌Pixel 2、华为Mate 10 Pro和苹果iPhone X的比较。这四款手机在我们的测试中都拿下了极高的总成绩,但是制造商显然应用了不同的图像处理手段来实现这些结果。在上面图表的分数中,我们可以看到三星Galaxy Note 8和谷歌Pixel 2的噪点和纹理得分几乎刚好相反。它们的整体表现相似,但为了迎合不同的口味,三星使用了大量的降噪处理来生成非常光洁的图像,但却也在强烈的降噪过程中牺牲了一些丰富的纹理,反观Pixel 2的图像则有更多的颗粒,但细节更到位,纹理也更丰富,也就是说,三星和谷歌分别代表了降噪和纹理的两个极端。华为Mate 10 Pro和苹果iPhone X则采用了相比较下更为平衡的处理方式。

 

照片曝光:智能手机摄像头变得越来越聪明了

 

  评测照片的曝光表现时,我们分别在户外高光条件下、典型的室内照明条件下以及低光条件下评鉴拍摄结果。在下面的分数比较图中,我们看到2012年户外分数已经处于相当高的水平,但最新一代的手机的分数则更高,而且在室内和低光条件下,其分数的提升更为可观。

 

智能化的软硬件协作

 

  摄像头的进一步智能化是这些改进的主要推手。我们测试的第一台摄像头没有任何自动检测HDR场景、场景分析或人脸检测等智能功能,导致实景评测时的曝光失败。诺基亚808的传感器尺寸极大,拥有非常好的动态范围,但其拍摄结果却不如可以自动触发多帧HDR功能的iPhone 5s。自从三星Galaxy S6推出后,这项技术也成为了三星手机上的标准功能。

 

  在过去几年间,制造商已经进一步完善HDR模式和场景分析,从而改善了逆光人像或高对比度场景等难处理的拍摄场景的表现。另外,在极弱光线条件下为了隐藏噪点,极为常见的处理手法是使照片曝光不足,因此信噪比的提升更进一步提升了极弱光线下的曝光表现。也就是说,诺基亚 808的大尺寸传感器原本很有可能可以在低光下表现得更好,但是诺基亚工程师只是简单地移植了之前用于较小图像传感器的曝光策略。如果他们当初能够对诺基亚808进行更好的调校,其表现也许会更好,这是一个典型的手机调校的反面例子。

 

 

  让我们看看上面图表中的数字如何对应于真实世界的拍摄结果。下面是在1勒克斯的极低光下拍摄的样本照片。正如您所看到的,尽管诺基亚808搭载了比其他手机更大的图像传感器,其捕捉光线的能力也更好,但它的曝光效果却非常黑暗。如上所述,这样的结果很大程度上是由于诺基亚未对图像处理策略进行优化调校。iPhone 5s能够拍出更明亮但仍明显曝光不足的照片,其部分原因是为了控制图像噪点,另一原因则在于苹果的图像处理理念:苹果为了保有场景的气氛,宁愿使黑暗场景的曝光略微不足。三星Galaxy S7是这一比较中最新的手机,由于它具有比诺基亚和iPhone 5s更好的调校和降噪处理,因此能够实现更明亮、更可用的曝光效果。

 

 

  目前的华为Mate 10 Pro和谷歌Pixel 2等旗舰机型得益于更好的降噪处理,因此其曝光效果明显比老款智能手机要来得好。再一次,由于苹果的调校策略,iPhone X在低光下的曝光比其他竞争机型要稍微暗一些。

 

 

  您可以在下面看到在真实世界中拍摄的高对比度场景的样本照片。早在2010年,智能手机摄像头就出现了自动HDR功能,但早期版本的性能并不是很好。当时iPhone 5s已经配备了HDR,因此我们可以在下面的样本照片看到蓝天,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。在更新的iPhone机型的拍摄结果中,我们可以清楚地看到这一技术是如何发展且日臻完善的:iPhone 7 Plus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。

 

 

  我们可以在下面一系列逆光人像中观察到类似的进展。iPhone 5s没有任何人脸检测功能,因此它根据背景的亮度来曝光,使人像照片里的拍摄对象变得非常暗。7 Plus显然对拍摄对象捕获了更到位的细节,但却使较明亮的背景显得曝光过度了。在这次比较中,iPhone 8 Plus是其中最新的设备,它配备了最精进的HDR和人脸检测功能,因此可以实现最均衡的曝光效果,其人像照片中的拍摄对象和背景的细节表现都非常到位。

 

 


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