手机成像技术简谈 - 图文(5)

2019-01-19 18:45

(HDR的实质就是多次曝光后的照片合成)

开启HDR后拍摄的照片,其画面动态范围会比不开启HDR功能的画面动态范围高不少。但这种技术并不是通过提升感光元件的宽容度来获得更好的明暗部细节兼顾的。静态HDR照片拍摄的实现原理也相当简单:在用户选择启用HDR功能后,当用户按下拍照按键,系统会在短时间内连续开合快门两次,即进行相隔时间很短的两次曝光,也就是拍摄两张照片。其中一张照片以呈现暗部细节为主,另一张则以呈现亮部细节为主,最后处理器通过后期算法将两张照片合成一张,最后得到的这张照片也就可以兼顾亮部和暗部细节了。

因此,在拍摄高反差场景时,例如逆光下,通常用户都可以尝试开启HDR功能,以期获得不错的拍摄效果,避免前景一片死黑,或是后景的严重过曝。

(Xperia Z支持HDR功能,在开启HDR后,成像动态范围能够获得显著提升)

不过HDR并非万能灵药,本身也存在一些无法解决的问题。首先,开启HDR后所拍的照片虽然在明暗部细节的兼顾方面做得更好,但相比关闭HDR功能的照片,其噪点会更多,画面纯净度更差,这与后期合成算法有较大关系;其次,HDR需要通过拍摄两张甚至多张照片进行照片的合成,也就意味着每张照片拍摄的时间总有间隔,无论这其间的间隔时间有多短,但凡遇上拍摄处于高速运动中的对象,由于每张照片捕捉到的画面其实都有差异,所以最终合成的照片上就会出现奇怪的鬼影。

最后,使用过HDR功能的用户也不难发现,开启HDR后拍摄照片,那么拍摄速度就会明显变慢,这是因为摄像头不仅需要多次曝光,而且后期还需要耗费处理器资源进行照片合成,拍摄速度自然比普通模式慢半拍。

三、手机摄像头的不同测光方式

某些强调拍摄自由度的手机拍照应用中会为用户提供测光方式的选择,这在手机中并不算多见,即便是如诺基亚这样有专攻手机成像的厂商,也没有在自家的Lumia手机中提供测光模式的选择(当然可能和Windows Phone的限制也有关系)。不过我们依然可以谈一谈不同手机间测光方式的差异。

1.平均测光

对于初级用户而言,有一类具有普遍适用性的测光方式叫做“平均测光”(或称“全局测光”)。Windows Phone 8设备在GDR2固件更新之前,普遍都只支持平均测光。在这种测光方式下,图像处理器会将摄像头捕捉到的整个画面分成若干个区块,对微单一类的设备而言,其区块划分有时可细致到成百上千个。随后图像处理器对这些划分出来的区块进行分别测光,目标是尽量让每一个区块都能有合理的亮度显示,不会过暗也不会过亮,并且将所有区块测光得到的数据做整理计算,通过算法综合得到最终的曝光参数。

(不懂测光的同学,一般使用平均测光会更靠谱)

这种测光方式的优点在于,对整个画面做全局测光,得到能兼顾画面每个角落亮度的曝光值,最终成像的亮度也会比较平均,不会出现大面积过曝或欠曝的情况。但缺点也十分明确,一是感光元件的宽容度有限,平均测光应对普通场景自然没有问题,但如果是高反差场景,图像处理器在通过这种折中的测光方式测光后,即便知道明暗部细节无法兼顾,也只能安排一个偏于中庸的曝光值,这样往往令需要提高亮度的地方不够亮;二是图像处理器不够智能,例如如果它侦测到整个画面中出现了较大面积的白色区域,如雪地场景,就会认为画面有过曝倾向,通过调整曝光参数来降低整个画面的亮度,这样也会令更多暗部细节有缺失,且整个画面过暗。

可见平均测光欠缺灵活性。唯有与曝光补偿配合使用,才能发挥其最大功效。

2.点触测光

除了平均测光之外,比较常见的测光方式还有“中心测光”和“点测光”。这两者都是令图像处理器仅对画面中心一个小范围的位置进行测光,而不管除此范围之外的其他区域的曝光情况。这两者的区别主要在于,“中心测光”的测光区域比“点测光”更大,也就是说点测光拥有着更大的精度。此外,还有“中心重点测光”这样的测光方式,这是指整个画面仍然会进行平均测光,但更偏重画面中心区域,重在令画面中心区域的曝光量更准确。

(Lumia920在更新WP8 GDR2后也开始支持点触测光)

由中心测光,我们也可引出在手机拍照应用中比较常见的“点触测光”方式。当代智能手机拍照应用一般都会提供“点触对焦”功能,即让用户在画面上点选焦点。iPhone的拍照界面上就提供较为典型的点触对焦操作方式,其上有一个对焦框,手指在画面中点击不同位置都能改变这个对焦框的位置,实现焦点的转移。由于本篇主要讲的是测光,所以不对对焦做深入探讨。

然而实际上,有心的用户会发现,改变这个方框的位置,整个画面的亮度也会随之发生或明或暗的变化。这是因为这个方框也担任着“重点测光”选择的职责。当我们用手指点选取景画面中的一个点时,系统会认为用户需要以这个点周围的小范围区域为测光重点——即最终曝光参数的设定目标是要首先保证用户选择的这个区域有较为准确的亮度。


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