手机成像技术简谈 - 图文(3)

2019-01-19 18:45

(Xperia Z拍摄,ISO100,快门速度1/50秒)

(100%截图,ISO值为1600时的成像相比ISO100有明显的画质劣化)

除了iOS设备一类纯傻瓜式的成像设备之外,大部分Android、Windows Phone等设备在相机应用中通常都一定限度地支持用户进行ISO感光度设置。让用户自行在亮度和纯净度之间做抉择。

一般情况下,相机应用的自动模式都是由系统自动设定ISO值的。不过,相比另一个可对亮度做调节的变量:快门速度,ISO值的提高通常拥有最低的优先级,因为毕竟快门速度的升降不会直接影响画质,而ISO值的升高就意味着画质的严重劣化。

(2)快门速度 所谓的快门,可以理解为感光元件前方能够一开一合的幕帘,而这扇幕帘的开合速度就是指快门速度。用户在按下拍照应用中的拍照按钮后,系统就会根据预设的快门速度来控制这扇幕帘的开合。快门速度所控制的是感光元件的曝光时间,快门幕帘开启时,感光元件接收到来自外界的光,幕帘关闭时,感光元件曝光结束。

不难理解,快门速度也直接影响外界进入摄像头内部的光的多少。快门速度越快,也就是幕帘开合越快,那么抵达感光元件的光也就越少,反之快门速度越慢,则抵达感光元件的光越多,成像亮度也会相应更高。

这里为了便于理解,我们将快门单纯地理解成有幕帘开合的机械快门。但实际上,大部分便携式DC和手机摄像头的感光元件前方是没有这样开合的实体机械组件的,系统是通过控制感光元件的通电与断电来达到曝光时间的控制——这种快门被称作电子快门。有极少数手机,例如808PureView、Lumia 1020这样较注重成像质量的设备用到了镜前的实体机械快门(Lumia1020结合了机械与电子快门)。

(808PureView与Lumia1020都配备了镜间机械快门,不拍照和按下拍照按钮时快门会

降下)

按此理解,要控制通光量,调节快门速度就可以了。虽然机械快门存在最高快门速度的极限,但快门速度的控制相较另外两个同样能控制成像亮度的参数ISO值和光圈值而言,是最经济和没有过高技术难度的一个值。比如,大部分手机拍照应用会将最低快门速度限定在1/17秒这个水平上,但实际上,这些手机也可轻易将快门速度再行降低到1秒(不考虑感光元件问题),这样就可以获得更多的通光量,暗光环境拍摄能力可直线上升。可是手机厂商却没有这么做,为什么?

快门速度如果降低到一定程度,比如在手机上降至1/17秒以下,那么手持拍摄的成功率也会随之大大降低。这是因为手持拍摄时,人手总无可避免地抖动位移,快门速度一旦降下来,例如降到哪怕1/10秒的程度,在快门幕帘开合的这0.1秒里,最终的成像都会因为可感知的手抖造成最终画面的抖动模糊。 应对这种问题,一是可以用外部稳定辅助,如三脚架让成像设备处在稳定不会有位移的环境中。另外,也可以在摄像头内部集成光学防抖系统,像Lumia 920/HTC One那样,可有效提升低速快门下的拍摄成功率。但这些都需要额外耗费资源对低快门的不稳定做弥补,甚至需要付出类似牺牲手机轻薄度这样的代价,况且我们用手机拍摄更不可能每天带着三脚架出门。

(低速快门可令画面产生运动模糊,而高速快门则能捕捉瞬间画面)

另一方面,就算有可靠的稳定系统做助力,设定1秒的快门速度,用于拍摄运动中的物体,哪怕被摄物体只是小幅度运动,那么最终的成像,被摄物体在画面中也会产生运动模糊。或许,有些摄影师在进行创作时偶尔需要这样的运动模糊,但大部分情况下,我们只是希望


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