扔掉单反 超强拍照手机暗光拍摄浅析

　　如今，手机已经成为日常生活中使用率最高的摄影设备，人们越来越倾向于用手机拍摄、记录生活，随时随地分享在网络上。随着像素的提高，各种新技术的运用，手机摄像头的像素值已不逊单反相机，但受元器件体积的限制，当遇到弱光、夜景环境，普通手机很难展现出绝佳的画质。不过这样的窘境已经在部分旗舰机型上得到了很大的改善了，它们对付弱光、夜景的秘诀是什么呢？

　　大底是基础，传感器上做文章

　　传感器对于一部手机画质的影响几乎是决定性的，除了少数顶尖品牌的旗舰从不主动公布相机传感器型号，纯粹依靠实力，大多数国产厂商都更愿意在宣传主打拍照的手机时为传感器型号划重点，让玩家从账面上对于手机拍照实力有所预估。移动传感器的供货商主要有索尼、三星、OmniVision三家，从各大手机厂商的PPT可以看出，索尼成为了大家的第一选择，其次是三星，中高端机型上已经鲜见OmniVision产品。

　　索尼IMX移动传感器最早因为被苹果采用，在iPhone上表现出比同级别产品更出色稳定的画质被玩家熟知。个别型号被多款旗舰或热门机型采用，如IMX214、IMX378等，成为了口口相传的经典。以IMX318为例，索尼在这款传感器上针对暗光成像运用了特别研发的1.0μm像素单元。通过改进制造工艺提升对光线的利用效率，同时改善电路设计降低噪点，最终实现了小尺寸高画质，尽可能地抑制了暗光拍摄下的噪点。但更大的像素单元能够获得更多的进光量，提升暗光拍摄效果，比如三星Galaxy S9系列采用了1.4μm超大像素传感器，为闯下“夜视仪”的名号提供了良好的硬件基础。

　　IMX移动传感器经过多年的发展，已经出现繁多的型号，形成了高、中、低不同档次定位的产品线，更有诸如IMX333、IMX398这类厂商定制款，单纯依靠型号很难区分画质。不过正如相机界一条铁律—底大一级压死人，依靠传感器尺寸的大小来区分画质是最简单的办法。目前已知尺寸最大的是华为P20Pro上搭载的索尼定制的1/1.73英寸4000万像素传感器，其次是Google Pixel等机型上采用的1/2.3英寸传感器，这两个尺寸相当于之前部分卡片机的传感器大小。接着是三星GalaxyS8采用的1/2.55英寸，余下的手机传感器基本在1/3英寸左右。手机史上也曾出现过另外几款底大到惊人的机型，比如1/1.5英寸的诺基亚Lumia 1020，和索尼黑卡一样采用1英寸传感器的松下Lumia CM1，然而这些机型虽然有着极精细的细节表现，但拍照体验和成像水平并不是十分理想，可见大底之外，影响画质的因素还有很多。

　　在暗光环境下，对焦性能对于画质的影响不容忽视。目前主流厂商的拍照旗舰都会选择索尼的双像素传感器，即单个像素上包含两个像素点，借用每个像素点捕捉的画面来实现更快的对焦。配合部分IMX传感器内置的多轴防抖，暗光下的画面抖动能够被尽力避免，画质自然就会得到提升。

　　此外，索尼在几年前就已经研发出一种模仿生物的眼睛的结构的曲面图像传感器。这种传感器中心凹陷，表面呈弧形，是模仿生物眼睛的视网膜，针对大光圈镜头导致图像边角成像质量下降的弊端而设计，很好地抑制了大光圈镜头的“场曲”。也能在降低镜头大小和成本的情况下有效降低暗光下的噪点。

　　三星ISO CELL原本是一项优化传感器的技术，通过在像素间挖一个“物理性深槽”，从而将每个像素隔离来让光线不至于互相干扰，支持通过更广泛的视角来捕捉更多的斜射光线，提高传感器捕光能力，解决暗光下拍照的短板。在近期的ISOCELL传感器上，三星还推出了Tetracell（四像素合一）技术，可以为相邻的四个像素加上一个色彩滤镜，如同一个大像素一般来生成颜色信息。即使在光线不足的昏暗环境下也能让每个像素收集更多的光线、提供更准确的色彩信息，在黑暗的地方能把照片拍的更明亮。基于这项技术的vivo X20系列在夜景拍摄上也确实有着不俗的表现。

　　ISP与DSP，应付弱光两大助手

　　ISP是Image Signal Processor的简称，即图像信号处理器。而DSP是Digital Signal Processor的缩写，也就是数字信号处理器。两者在拍摄中的作用很重要，它们直接影响呈现给用户的影响画质的优劣。图像经过传感器的采集后，需要经过后期的处理才可以适应不同的环境，还原出现场细节。ISP一般用来处理图像传感器的输出数据，如自动曝光控制、自动增益控制、自动白平衡、色彩校正、镜头防抖等功能的处理。而DSP的用途更广，用于拍照、JPEG/视频解码、录像等等，总而言之是处理数字信号的中心。

　　从功能上看，ISP可以视作是专门处理图像信号的特殊DSP，在暗光拍摄的整体提升上会有更好的帮助，一直是手机SoC不可或缺的一部分。两年前，一加3T曾经找高通定制独立680 DSP，其展现出的出色拍摄能力，让高通开始在自家的中高端SoC上集成DSP，推广给更多的手机厂商。DSP与ISP的协同作用能够让整体拍照体验得到进一步提升，为厂商后期优化算法提供了更好的硬件基础。

　　除此之外，vivo也推出了基于独立DSP芯片的“DSP拍照技术”，能解决消费者在暗光、逆光等各种复杂光线条件下拍照效果差的痛点。vivo的DSP拍照技术采用的是vivo与国内知名IC厂商瑞芯微电子共同研发的RK1608视觉处理芯片，其采用了双核心设计并提供了256MB内存。RK1608内置了高性能DSP，能够匹配多种应用处理器从而提升图像的处理速度，降低功耗。在暗光、逆光等复杂光线条件下，这项技术可以高速拍摄多帧原始RAW（无损格式）照片，利用DSP芯片高速合成，最后通过ISP处理得到最终的JPG照片，让亮部区域与暗部区域之间的曝光能够得到很好的平衡，避免亮部太亮刺眼、暗部太暗看不清的现象发生，从而更加真实地还原肉眼所见图像。

　　OIS防抖，暗光环境中的出片利器

　　暗光拍照时，手机往往需要更长的曝光时间来确保足够的进光量，这对于镜头稳定性有着更高的要求，防抖技术便成了不可或缺的配置之一。大多数消费者对于手机OIS（光学防抖）的认知来自于iPhone 6S系列，其实早在LG G4上，OIS技术就已经加入。这种防抖技术的原理是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。

　　从整体体验上来看，OIS的加入对于暗光、夜景的拍摄确实有着不小的帮助，相同配置下的两部手机，OIS光学防抖的抖动补偿要比电子防抖优秀很多，画面的亮度和纯净度也更高。比较不足的是，由于其结构原理等原因，OIS光学防抖大部分仅支持横向和纵向的抖动补偿（两轴防抖），而之前广泛运用在卡片相机上的四轴防抖技术虽然也在小米5等极少数手机上出现过，但还不够成熟。

　　过去，OIS防抖技术通常只运用在双摄像头的主摄上，在使用2X变焦拍摄夜景时，没有配备OIS防抖的副摄就很难拍出出色画质。好在这样的问题在近期推出的双摄手机中得到了改善，iPhone X等旗舰就为长焦端镜头加入OIS技术，画质明显比未搭载OIS的机型更加稳定。

　　从大光圈到可变光圈，手机拍摄越来越专业

　　单位时间内，如何尽可能地提升进光量？这除了传感器自身的优化外，就要依赖于大光圈镜头。现今大多数高端机型的光圈都达到了F1.7、F1.8，去年推出的华为Mate10系列更是拥有双F1.6光圈加持。光圈越大，镜头单位时间内的进光量就越大，在其他条件相同的情况下，大光圈手机可以选择以更快的快门完成拍摄，减少因为手抖或被摄物高速移动而造成的模糊，也可以以相同的快门速度获得比小光圈手机更多的进光量。在这之后，三星Galaxy S9系列针对光圈这一摄影要素推出了智能可变光圈技术。单反相机之所以专业，很大程度上是配备了针对不同场景的多种镜头，通过改变镜头焦距、光圈等参数实现不同的拍摄效果。而在手机上，我们已经见到过了能够实现3倍光学变焦的华硕ZenFone Zoom，而能够变换光圈大小的手机还是首次出现。三星GALAXY S9系列的可变光圈功能是通过硬件的光圈叶片结构做出变化，仅提供F1.5和F2.4两档。在光线较暗的环境下，系统会自动切换至更大的F1.5光圈（也可以通过手动选择），可以在单位时间内获得更多的进光量，让画面更明亮。尽管光圈的变化带来的画质差异并不算大，但相信可变光圈的理念会被越来越多地运用在未来其他手机镜头上。

　　AI加持，强化全场景拍摄

　　在近期推出的多款智能手机旗舰中，华为P20系列、三星Galaxy S9系列和小米MIX 2S可谓是出色的拍摄专家，特别是小米MIX 2S的表现进步十分明显，这很大程度上得益于1.4μm超大像素传感器和AI技术在相机上的应用。按下相机界面中的AI按钮后，系统就会根据当前捕捉到的画面实现自动机内优化，相当于一次快速的机内轻后期。如果取景画面是夜景，这枚按钮就会自动切换为对应的模式，系统会针对性地自动调节ISO、快门速度、曝光值等参数，对夜景进行优化。从实拍体验来看，面对光线不好的夜景拍摄，MIX 2S显得游刃有余，不仅有着十分迅速的对焦、合焦速度，对噪点抑制也有明显的增强。

　　摄影三要素，专业模式应对夜景更出色

　　摄影，比拼的就是掌控光线的技巧，想要拍出出色的弱光、夜景照片，除了需要好的器材，还需要用户对光圈、快门和ISO这三要素之间的关系有一定的了解。在面对暗光环境，单位时间的进光量较少，手机的自动模式很难确保画面拥有足够的亮度，此时就需要在专业模式中多次调节这三项参数，从多次拍摄中选择表现出色的样张。想要增加进光量，无非是增大光圈、放慢快门、调高ISO这三种途径，但也不是越大的光圈、越慢的快门和越高的ISO就表现越好。在手机上，过高的ISO将会导致画面噪点密布，一般来说需要将这项参数控制在800以内；而慢速快门下，通过OIS技术已经无法修正抖动造成的画面残影、对焦不准等问题，此时需要三脚架固定才能完成拍摄。至于光圈这项参数，在使用三星Galaxy S9+实测时我们发现，面对点光源较多较强的夜景环境，也并不是越大的光圈成像越好，使用F1.5光圈时，点光源的物体很容易产生过曝，灯光周围出现光晕，切换到F2.4光圈后，虽然需要使用更慢的快门和稍高一些的ISO来获取同样多的进光量，但画面亮部不易过曝，灯光周围清晰可辨，整体成像效果相对而言更令人满意。

　　总结

　　从吊打单反、胜过单反到如今的媲美单反，手机厂商在宣传拍摄时表现得越来越务实了，但手机拍摄的进步一步一个脚印，让人欣喜。随着众多新技术的加入，解决掉面对暗光环境拍摄的短板后，手机摄影可以说是全场景通吃。继光学变焦、可变光圈之后，想必可换镜头手机也会很快出现，彻底扔掉单反不会太遥远。

　　文/朱珵