拍照技术哪家强?

2017-05-08 09:45陆远熙
科学Fans 2017年4期
关键词:景深光圈像素点

陆远熙

影像传感器

相信经历过“胶片相机”时代的人都知道,在以往,相机记录影像所用的是涂有感光材料的胶片,而在如今,影像传感器这一元件很好地取代了胶片的作用,它可以把镜头传来的影像记录下来,并保存到数码相机的存储卡之中。这样一来,影像传感器的素质便会直接决定最终影像的质量,称其为决定相机“硬素质”的首要因素也绝不为过。

为了适应不同类型摄影的需要,影像传感器往往具有多种尺寸,且不同尺寸的影像传感器往往有着较大差异。例如手机中面积最大的影像传感器是1/1.7英寸传感器,其面积只有43mm2,是入门单反相机中使用的APS-C(面积约为370mm2)影像传感器面积的1/8左右,而如此巨大的尺寸和面积差异所带来的影响,自然是不容忽视的。

我们经常会被优秀摄影作品的柔美焦外所迷倒,甚至有人用“奶油般化开”形容焦外的朦胧之美,而决定焦外模糊程度的最主要指标,非景深莫属。一般而言,影像传感器尺寸越大,镜头光圈越大,焦距越大,拍摄照片时景深越浅,越容易达到焦外“奶油般化开”的效果。

在比较不同传感器对景深的效果之前,我们不妨来了解一个概念——等效光圈。所谓等效光圈,本质上是指不同尺寸的传感器在无其他干扰因素时,为了达到相同的景深、信噪比所用的镜头光圈值。例如搭载1/2.6英寸影像传感器、最大光圈为f/1.7的一款手机,其在同样焦距、光圈最大时等效全画幅影像传感器的光圈仅为f/11.93,远小于全画幅大多数镜头的最大光圈。而由于景深决定照片的背景虚化,信噪比又决定了光线不足的情况下照片的质量,因此在这几方面,手机相较专业相机有着天生劣势。

除此之外,手机的影像传感器尺寸过小,却还要满足现代影像传感器对像素数的要求,这便导致手机影像传感器的单个像素点面积过小,从而使手机传感器的采光效率过低,信噪比自然会受到极大影响。由此看来,手机在传感器方面相比专业相机还是存在明显劣势,且并不能被高素质的镜头所挽救。

镜头素质

镜头决定了射入影像传感器的光线数量和质量,从而也会直接影响到最终的成像质量。

在本质上,手机摄像头可以看成是一台缩小版的固定镜头相机,而由于手机要满足消费者对便携性的要求,目前绝大多数旗舰手机均采用了定焦镜头设计,焦段也常固定在28 mm以内的广角焦段。这样的镜头设计能够适应绝大多数的拍摄环境,也满足了便携需求。但对不少经常拍照的人而言可能就会不大满意了,毕竟手机摄像头的数码变焦是以牺牲图像质量为前提的。此外,手机摄像头镜头的体积限制也给镜头设计带来了更高的难度,镜头也更难通过结构优化、特殊镜片等方法来修正光学缺陷,例如广角镜头常见的畸变(图像中物体轮廓发生变形)、色散(在颜色反差较大的区域出现色边)等问题。

链接

现在,一般的手机摄像头的影像传感器均有1 200万及以上的像素。同样尺寸的传感器,像素数越多,像素点面积越小;而在像素相同时,传感器尺寸越大,像素点面积越大。

实际体验

由于手机的设计初衷即为帮助人们及时记录身边的影像,而不是靠专业的操控手段拍出优秀的照片,因此在实际应用体验之中,手机与专业相机的差别非常显著。

在专业相机之中,自动对焦这一基本操作往往通过特殊的专用相位对焦模块(单反相机)或是集成在影像传感器中的相位对焦像素点(无反光镜相机,也就是俗称的“微单”)来解决,因手机摄像头同样不具备反光镜结构,因此手机所采用的方案也是同样的办法来解决。然而,手机影像传感器中集成的相位對焦点往往数量过少,对焦精度也不足,这使得手机拍摄时合焦失败、对焦速度过慢的现象经常出现,严重影响了图像质量。至于手机中的“概念性设计”双摄像头,第二摄像头在用于辅助成像时的效果也不尽如人意,甚至于曾出现过第二摄像头辅助合成虚化效果,结果最终的照片形成了“无厘头”虚化的尴尬情况。

不过,手机还是先天拥有易携带、方便操作等优点,相对而言相机拍照的缺点也是有的,目前它们还无法相互取代对方。拍照,究竟使用手机还是相机,就看大家各自的需求啦。

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