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DxO展示过去5年智能手机相机取得的进步(4)

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

 

双摄像头以不同的方式提升变焦性能

 

  在光线较弱的情况下,iPhone 8 Plus的变焦性能仅比iPhone 7 Plus略有改善,直到当前采用了防抖远摄镜头的旗舰产品iPhone X推出后,才有了真正的改进。使用类似技术的三星Galaxy S8是我们目前测试过的最好的变焦手机。

 

  中国制造商华为采取了与其竞争对手苹果和三星完全不同的方式:Mate 10 Pro使用第二个2000万像素黑白传感器的图像数据来取代较长的副镜头进行变焦,其最终结果虽然比最新的iPhone或Note 8的表现略微逊色,但明显优于单镜头手机,如谷歌Pixel 2。

 

 

  在下面的示例中,我们可以看到图表中的分数如何对应于现实世界中的实际拍摄结果。三星Galaxy Note 8目前是我们在所有光线条件下表现最出色的机型,而苹果iPhone X紧随其后。华为Mate 10 Pro采用了第二个高分辨率黑白传感器,而不是焦距较长的远摄镜头,其表现比苹果和三星略为逊色,但是明显优于谷歌Pixel 2和更早的智能手机。

 

散景

 

  传统的智能手机摄像头搭载了小型图像传感器,因此基于物理定律的原理,其景深几乎是无限远的。为了模拟数码单反相机上的快速镜头的浅景深,手机制造商开发了“假散景”模式。有些人称之为“人像模式”,也有人称之为“景深模式”,无论如何,这都是为了达到同样的目的而设计的模式,其目的在于捕捉清晰的前景景物,同时平滑地模糊背景。

 

  我们的比较图表中最老的手机(诺基亚808和iPhone 5s)根本没有散景模式。通常,没有这种功能的手机在我们的散景测试中会拿到25分的基础分数。三星Galaxy S6是最早采用散景模式的大厂牌手机之一,但它实际的分数却低于25分,因为其纯粹以软件实现的焦点叠加手法非常拙劣,使得大多数用户反而更喜欢标准图像。

 

  用户使用谷歌Nexus 6P时,必须在拍摄过程中稍微向上移动手机,方能创建出场景的景深图,其拍摄结果比S6更好,但仍然出现了许多隔离被摄主体的伪像。华为P9是我们列表中第一款采用双摄像头技术进行散景模拟的手机。其双镜头的位置略微偏移,因此可以获得比之前的方法更好的景深估计。

 

 

  在当前的高端手机中,苹果iPhone 8 Plus和iPhone X的人像模式拍出了最出色的摄影效果,表现出很好的被摄体隔离以及平滑自然的模糊渐变层次。iPhone X的表现仅比iPhone 8 Plus略好,在室内和光线不足的情况下的噪点较少,这在肤色的表现上尤其明显。谷歌Pixel 2和三星Galaxy Note 8紧跟其后,它们以不同的处理手法获得了非常相近的成绩。Note 8最好的图像的散景效果比Pixel 2更自然,它能够更好地隔离被摄主体,同时也产生了较少的伪像。然而,Note 8有一些重复性的问题,而且散景模式并不总是在适当的时候激活。Pixel 2不同于搭载了双摄像头的Note 8,它使用图像传感器的双像素以及以机器学习为基础的算法来进行景深估计,其图像效果不如Note 8的最佳图像,但其人像模式的表现很稳定。

 

改进的景深估计可创造更好的散景效果

 

  华为Mate 10 Pro采用了双摄像头设置,可以很好地隔离被摄主体并产生虚化背景,但是由于其副摄像头采用了与主摄像头相同的广角镜头,其景深模式采用等效35毫米左右的视野来拍摄图像,这并不是典型的人像焦距,因此它无法拍出与苹果和Note 8摄像头(各自配备了大约等效50毫米的副镜头)完全相同的人像照片。

 

  我们再来看看一些样本照片。您可以在下面看到散景模式在移动设备上出现以来所取得的进展。Nexus 6P在摄像头稍微向上移动时拍摄了一系列照片,由此产生的景深图多半会出现一些错误(由红色箭头表示)。使用焦点叠加方法的三星Galaxy S7也是如此。这种方法在不同的焦点设置下快速连续拍摄几张照片,然后合并拍摄结果。华为P9是最早提供散景模式的双摄像头手机之一,它估计场景景深的能力比谷歌和三星要好,但还远远不够完美。

 

 

 

  目前搭载了双摄像头的高端手机在创建景深图方面的表现比前几代要好得多。在下面的示例中,您可以看到三星Galaxy Note 8、华为Mate 10 Pro和苹果iPhone X的焦平面中的所有物体都是清晰的,而且物体附近的背景虚化也都是正确的。

 

 

  在下面的示例中,我们可以看到这些手机在真实世界的高光条件下能够拍出非常好的效果。图像显示出很好的被摄体隔离、平滑的模糊渐变层次以及宜人自然的背景模糊,但它们在低光下的表现仍有改善空间。在昏暗的环境中,所有的图像都出现了大量的亮度噪点,这在人像的肤色上尤其明显。

 

 

展望:更多的整合,打造更出色的图像

 

  回顾过去5年智能手机摄像头的发展历程,我们可以看到,摄像头硬件和图像处理并肩前进,其进展速度比“传统”相机更快。虽然数码单反相机和无反相机在某些领域仍然遥遥领先(例如自动曝光),但就图像处理技术而言,相机市场里的佳能、尼康、宾得和其他厂商都落后于苹果、三星、谷歌和华为。由于较大的相机具有硬件优势,它们实际上并不需要使用与智能手机相同的像素处理水平即可拍出出色的照片,但不可否认的是,智能手机和数码单反相机之间的性能差距正在逐渐缩小。

 

  未来几年,我们可能会在智能手机摄像头上看到更多的3D感应元件,例如飞行时间或双像素传感器,因为它们可以进一步改善散景效果、人像透视、脸部照明和其他借助于景深数据的图像特征的算法。自从Light L16相机为多焦点相机架构开拓了一条康庄大道后,智能手机制造商也走上了同样的道路并不足为奇。这种多摄像头设备采用了拜尔(色彩)和黑白传感器组合,可以专注于纹理和噪点的改进,或者通过特殊镜头(如远摄、超广角和鱼眼镜头)为用户提供更多的灵活性,因此融合所有这些组件和传感器的数据的高效算法将成为成像过程中的关键元素。

 

  简言之,手机制造商未来将面临许多挑战。但观看目前高端移动产品的成果,手机制造商已经具备了良好的条件,可以战胜这些挑战,在不久的将来将智能手机的图像质量和摄像头的性能提升到新的水平。


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