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      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析

       MOGU_YAN 2013-12-24

          2013年9月11日凌晨1點,傳說中的蘋果發(fā)布會終于召開,iPhone5s可以說是如約而至,對于這臺手機的拍照性能我們有了非常多的暢想,但是最后卻沒有讓我們直觀的感受到他的提升,且不說其他東西,光是800萬像素這個數(shù)字就讓我們覺得不夠驚喜,不過很顯然蘋果不可能給我們一個沒有進步的產(chǎn)品,所以今天我們的目標就是來詳細解析一下這個800萬到底有什么講究,他真的是毫無提升嗎?

      iPhone5s終駕臨 攝像頭依舊800萬

          說真的,其實很多人都說在喬布斯走之后,蘋果缺乏了創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神,所以以至于很多人把拍照方面提升不夠明顯的責(zé)任賴在庫克身上。不過我們必須要了解一些歷史背景,首先iPhone5s只是一臺小改款產(chǎn)品,而不是全面升級的產(chǎn)品,而且影像類產(chǎn)品最核心的部件—傳感器雖然是半導(dǎo)體元器件,但是其更新?lián)Q代速度要比運算類(比如CPU、GPU)單元慢得多。


      蘋果iPhone5s最大的改變就是加入了3色外觀

          總的來說iPhone5s在拍照方面的主要進步有以下幾個點:更大的傳感器,f/2.2的大光圈,每秒10張的連拍速度,可變色溫的雙LED燈,電子防抖,慢速視頻拍攝,視頻實時變焦,方形照片,全景掃描,多種濾鏡。此外對于RAW格式、更大的傳感器、光學(xué)防抖、融合光場相機也是大家暢想的重點,那么今天筆者就給大家來詳細解析一下這些東西。 

      傳感器與鏡頭 小累積提升畫質(zhì)

          說攝像頭就必須要說傳感器,蘋果官方對于傳感器的尺寸一直是諱忌莫深,這一次也只是低調(diào)的給出了1.5μm的像素寬度以及背照式傳感器的技術(shù)點。實際上從iPhone4s起,蘋果就開始使用了來自索尼半導(dǎo)體的背照式傳感器,型號IMX145、1/3寸,1.4μm的像素寬度,單純從指標來看,其實提升還是非常有限的。



      iPhone5s相比之前的產(chǎn)品傳感器面積對比

          不過通過以上的信息已經(jīng)可以讓我們得到這款傳感器的很多規(guī)格指標,比如傳感器尺寸約為1/2.8寸,整體面積(以及單個像素面積)增大了15%。就算技術(shù)完全沒有改變,那么也可以實現(xiàn)大約1/6檔高感以及信噪比的提升。雖然這個數(shù)字看起來很微小,但是確實實打?qū)嵉倪M步。

          考慮到iPhone4s所使用的索尼IMX145傳感器已經(jīng)是2011年的產(chǎn)品,如果計算目前的傳感器技術(shù)進化,那么新傳感器肯定會有更好的靈敏度表現(xiàn)以及更高的開口率,總的來說這部分進化可能會達到10%-35%,也就是說這塊新傳感器可以畫質(zhì)帶來1/10檔—1/3檔的提升,對于一臺拍照設(shè)備來說已經(jīng)是個很不錯的數(shù)字。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      f/1.8手機目前已經(jīng)出現(xiàn) 所以說f/2.2算不上什么優(yōu)秀的數(shù)字了

          然后我們來說說鏡頭部分,毫無疑問iPhone5s從過去的f/2.4光圈提升到了f/2.2,雖然看起來這只是個很小的數(shù)字改變,但是卻帶來了1/3檔進光量的提升。這種提升對于暗光下的表現(xiàn)是非常明顯的,同時也能非常微弱的提升虛化效果。

          當然了其實f/2.2光圈在2013年看來已經(jīng)不算什么了,畢竟在一個f/1.8光圈都不算稀罕的年代,f/2.2對于一臺旗艦級手機來說只能算是及格水平。不過相對于大光圈,其實畫質(zhì)才是最重要的東西,畢竟想要把光圈做大非常容易,對于財大氣粗的蘋果來說更不是什么難事兒。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      光圈絕非越大越好,很多時候我們需要有所妥協(xié)

          那么做大光圈既然很容易為什么蘋果不做呢?理由很簡單,為了畫質(zhì),光圈的增大同時也會帶來相差的增大,尤其是各種各樣的色散(紫邊、綠邊)以及慘淡的焦外都會讓我們感受頗為差勁。從目前iPhone5s公布的樣片來看,iPhone5s的鏡頭素質(zhì)仍然是所有手機當中最為優(yōu)秀的之一,這點并沒有什么懸念,這或許也解釋了為何iPhone5s的鏡頭光圈仍然保留在及格線上。 

      視頻全面進步 一切源于傳感器

          然后我們來說說超高速視頻,其實超高速視頻在目前來看并不是什么太困難的事情,如果你有看過2012年索尼半導(dǎo)體發(fā)布的新型高端CMOS,你就會發(fā)現(xiàn)他們都有一個共同的特點,那就是具備極高的采樣能力,1080/60p以及720/120p乃至于更高的240/240p都是他們的標配,所以說如果你的傳感器供應(yīng)商是索尼,那么超高速視頻想做就能做。


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      視頻的本質(zhì)還是高速連續(xù)拍攝

          那么為什么相機廠商不容易做呢?其實首先是這種設(shè)計對于處理器和緩存要求比較高,相機使用的處理器往往性能比較羸弱,更不能和蘋果自家的A7(實際差距可能達到10倍以上)相比,此外相機廠商對于這一功能的重視程度也比較低,畢竟相機最多考慮的仍然是拍照功能,所以有所缺失也是正常的。

          所以說我們完全可以預(yù)料得到,這個功能蘋果絕不會獨占太久,之后索尼、三星這種具備相當影像技術(shù)根底的企業(yè)很快就是跟進,谷歌也會考慮在原廠相機中加入這一功能,屆時只要傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)高速視頻拍攝,那么手機就一定會跟著來

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      高速視頻功能的門檻還是很低的 可以說想有就能有

          視頻無損變焦也是一個很有意思的功能,這個功能真正普及者其實還是諾基亞808,他的工作原理很簡單,由于傳感器本身具備極高的采樣能力(根據(jù)筆者猜測這塊傳感器其實具備全像素每秒30幀以上的輸出能力),所以我們可以通過改變采樣方式實現(xiàn)變焦,并且沒有太大的畫質(zhì)損失。

          這一功能對于拍攝視頻的用戶來說還是很方便的,畢竟視頻不像照片,我們很少有能夠重來的機會,變焦可以讓我們更加好的捕捉到需要的畫面,雖然蘋果只提供了3X變焦功能,并且還附加了諸多條件,但是總的來說實用性還是增加了很多。

      來源于諾基亞808的變焦演示 iPhone5s雖然比這個簡單 但是類似

          當然了,在這里筆者還是要提醒一下大家,拍攝視頻的時候變焦也許能給我們帶來很多便利,但是變焦操作會非常直接的毀掉畫面感,如果你想拍攝出很多具備紀念價值的視頻,那么一定要謹慎的使用變焦功能,否則再精彩的畫面也會被變焦弄得一團糟。

      小科技也逆天 LED雙色補光有新意

          iPhone5s采用了雙LED補光燈,而且這個雙LED補光燈還采用了不同顏色的設(shè)計(一個偏暖,一個偏冷),這樣的好處就在于無論我處于什么樣子的環(huán)境,我都能找到一個比較近似的LED來進行補光,不會讓整個畫面出現(xiàn)奇怪的色溫差。


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      雙色LED補光燈的創(chuàng)新意識非常優(yōu)秀

          從這點上來看,雙色LED補光燈絕對是一個非常創(chuàng)新的東西,而且通過合理的調(diào)節(jié),雙燈同時開啟時會疊加出你想要的色溫(或者說是設(shè)備認為正確的),這樣的設(shè)計同時也提高了LED補光燈的功率,讓我們在逆光以及暗光環(huán)境下的拍攝更加輕松。

          這種設(shè)計與相機的測光系統(tǒng)尤其是色溫測算系統(tǒng)搭配起來十分優(yōu)秀,甚至超越了專業(yè)閃光燈不少,畢竟對于攝影師來說,色溫不一致帶來的麻煩非誠非常的多,而傳統(tǒng)的色溫濾鏡并不能實現(xiàn)太精確的調(diào)節(jié),相信這一技術(shù)很快會被一些專業(yè)相機廠商所參考。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      iPhone5s的雙LED補光調(diào)節(jié)色溫的說明

          至于這個東西的原理,筆者用以上一張圖給大家簡單的解釋了一下,希望大家能夠看懂。當然了,LED的本質(zhì)屬性并沒有改變,雖然iPhone5s使用兩個雙LED補光燈,但是保守的估計他的亮度仍然與傳統(tǒng)的氙氣閃光燈有著3倍以上的差距,不過對于色溫的調(diào)節(jié)以及在攝像方面的優(yōu)勢都是氙氣閃光燈不能實現(xiàn)的東西,這也是目前旗艦級智能手機很少選擇氙氣閃光燈的原因。



          然后我們來說說超高速視頻,其實超高速視頻在目前來看并不是什么太困難的事情,如果你有看過2012年索尼半導(dǎo)體發(fā)布的新型高端CMOS,你就會發(fā)現(xiàn)他們都有一個共同的特點,那就是具備極高的采樣能力,1080/60p以及720/120p乃至于更高的240/240p都是他們的標配,所以說如果你的傳感器供應(yīng)商是索尼,那么超高速視頻想做就能做。


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      視頻的本質(zhì)還是高速連續(xù)拍攝

          那么為什么相機廠商不容易做呢?其實首先是這種設(shè)計對于處理器和緩存要求比較高,相機使用的處理器往往性能比較羸弱,更不能和蘋果自家的A7(實際差距可能達到10倍以上)相比,此外相機廠商對于這一功能的重視程度也比較低,畢竟相機最多考慮的仍然是拍照功能,所以有所缺失也是正常的。

          所以說我們完全可以預(yù)料得到,這個功能蘋果絕不會獨占太久,之后索尼、三星這種具備相當影像技術(shù)根底的企業(yè)很快就是跟進,谷歌也會考慮在原廠相機中加入這一功能,屆時只要傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)高速視頻拍攝,那么手機就一定會跟著來。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      高速視頻功能的門檻還是很低的 可以說想有就能有

          視頻無損變焦也是一個很有意思的功能,這個功能真正普及者其實還是諾基亞808,他的工作原理很簡單,由于傳感器本身具備極高的采樣能力(根據(jù)筆者猜測這塊傳感器其實具備全像素每秒30幀以上的輸出能力),所以我們可以通過改變采樣方式實現(xiàn)變焦,并且沒有太大的畫質(zhì)損失。

          這一功能對于拍攝視頻的用戶來說還是很方便的,畢竟視頻不像照片,我們很少有能夠重來的機會,變焦可以讓我們更加好的捕捉到需要的畫面,雖然蘋果只提供了3X變焦功能,并且還附加了諸多條件,但是總的來說實用性還是增加了很多。

      來源于諾基亞808的變焦演示 iPhone5s雖然比這個簡單 但是類似

          當然了,在這里筆者還是要提醒一下大家,拍攝視頻的時候變焦也許能給我們帶來很多便利,但是變焦操作會非常直接的毀掉畫面感,如果你想拍攝出很多具備紀念價值的視頻,那么一定要謹慎的使用變焦功能,否則再精彩的畫面也會被變焦弄得一團糟。

      小科技也逆天 LED雙色補光有新意

          iPhone5s采用了雙LED補光燈,而且這個雙LED補光燈還采用了不同顏色的設(shè)計(一個偏暖,一個偏冷),這樣的好處就在于無論我處于什么樣子的環(huán)境,我都能找到一個比較近似的LED來進行補光,不會讓整個畫面出現(xiàn)奇怪的色溫差。


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      雙色LED補光燈的創(chuàng)新意識非常優(yōu)秀

          從這點上來看,雙色LED補光燈絕對是一個非常創(chuàng)新的東西,而且通過合理的調(diào)節(jié),雙燈同時開啟時會疊加出你想要的色溫(或者說是設(shè)備認為正確的),這樣的設(shè)計同時也提高了LED補光燈的功率,讓我們在逆光以及暗光環(huán)境下的拍攝更加輕松。

          這種設(shè)計與相機的測光系統(tǒng)尤其是色溫測算系統(tǒng)搭配起來十分優(yōu)秀,甚至超越了專業(yè)閃光燈不少,畢竟對于攝影師來說,色溫不一致帶來的麻煩非誠非常的多,而傳統(tǒng)的色溫濾鏡并不能實現(xiàn)太精確的調(diào)節(jié),相信這一技術(shù)很快會被一些專業(yè)相機廠商所參考。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      iPhone5s的雙LED補光調(diào)節(jié)色溫的說明

          至于這個東西的原理,筆者用以上一張圖給大家簡單的解釋了一下,希望大家能夠看懂。當然了,LED的本質(zhì)屬性并沒有改變,雖然iPhone5s使用兩個雙LED補光燈,但是保守的估計他的亮度仍然與傳統(tǒng)的氙氣閃光燈有著3倍以上的差距,不過對于色溫的調(diào)節(jié)以及在攝像方面的優(yōu)勢都是氙氣閃光燈不能實現(xiàn)的東西,這也是目前旗艦級智能手機很少選擇氙氣閃光燈的原因。


      厚度仍是限制 大底防抖均無奈

          既然iPhone5s可以提升傳感器尺寸,那么是否代表著下一代iPhone會進一步提升呢?這個事情還是很有可能的,不過顯然不可能增大太多。雖然傳感器本身是一個很大的平面,但是增大傳感器會帶來一個非常直接的問題,那就是增大厚度。


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      超薄鏡頭是每個廠商的愿望,也是很難實現(xiàn)的東西

          這個厚度主要來源于鏡頭,畢竟鏡頭是一個立體的東西,越大的傳感器會導(dǎo)致鏡頭跟著放大,索尼Xperia Z1在8.5mm的厚度內(nèi)實現(xiàn)了1/2.3寸的傳感器基本已經(jīng)達到了極限,更不要說Z1的鏡頭素質(zhì)相比iPhone5s還是要差了不少,這都是為了傳感器尺寸而做出的妥協(xié)。

          其實光學(xué)防抖也是如此,光學(xué)防抖組件也擁有相同的無法克服的傷痛,那就是極其龐大的體積,相比鏡頭防抖組件的體積更是我們難以想象的數(shù)字,這也是目前手機沒有普及光學(xué)防抖的主要原因,畢竟對于旗艦級手機來說,薄一點永遠是重要的(或者是流行的)。所以我們看到的iPhone5s采用了電子防抖這一個并不算太高級的技術(shù)。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      光學(xué)防抖對于厚度的要求是非常沒辦法的事情

          換句話說想要擴大傳感器尺寸并非不可能,想要加入光學(xué)防抖未必不可能,但是iPhone從始至終是一個不愿意為了體積妥協(xié)的產(chǎn)品,除非哪一天iPhone愿意做的更大更厚,否則一切只是夢,7.6mm的體積永遠是不可突破的現(xiàn)實。

          當然了隨著技術(shù)水平的不斷提高,光學(xué)防抖組件一定會越來越小,這種技術(shù)未來一定會在手機上大放光彩,未來的手機市場也一定會繼續(xù)細分,會有一些手機愿意為了更好的拍照質(zhì)量以及更好的電池續(xù)航能力去犧牲厚度上的東西。不過換而言之,短時間內(nèi)光學(xué)防抖一定會離手機更遠手機仍然是少數(shù)。

      RAW想有就能有 光場很是遙遠

          其實手機RAW這個事情過去從沒有人想過(忘記摩托羅拉ZN5吧,那個RAW根本不能叫做RAW),提到他也是因為在幾天前才面世的小米3具備了這個功能。從硬件角度來講小米3的確不能算是在拍照方面優(yōu)秀的手機,但是加入了RAW格式之后小米3的畫質(zhì)有了非常明顯的提升,可以說是目前1/3寸所有機型當中最為優(yōu)秀的產(chǎn)品。


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      在iPhone5s中加入RAW格式絕對優(yōu)秀 但是卻不夠?qū)嵱?/p>

          當然了,小米3使用的是Adobe公開的DNG標準,目前索尼的傳感器也擁有輸出標準拜耳RGB數(shù)據(jù)的能力,也就是說任何廠商只要想讓自己的手機具備拍攝RAW的功能是件容易的不能再容易的事情,只需要小小的修改一下就好了。

          當然這里邊可能會涉及到一些底層的東西,所以更多的還是需要系統(tǒng)級的開放。畢竟RAW能給我們帶來的可調(diào)余地會大得多,當然了在筆者看來使用手機拍攝RAW的確是一件極度蛋疼的事情,誰又會真正有心情玩這個呢?但是對于可能性的探索才是一家積極的廠商應(yīng)該做的事情。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      光場相機本身還存在很大的局限性

          之前也有很多說光場相機會與蘋果合作,光場相機的確是個很好的概念,在iPhone內(nèi)部集成類似的功能很符合蘋果的品牌定位。不過今天對于這個東西絲毫說不上是暢想,在筆者看來,光場相機集成在iPhone內(nèi)部完全是不可能的事情,如果實現(xiàn)了才是玩笑中的玩笑。

          首先光場相機的畫質(zhì),可以說堪比2008年的手機水平,雖然他擁有不錯的虛化表現(xiàn),以及隨時可以調(diào)整焦點的功能,但是光場相機具備一個極其嚴重的問題,那就是分辨率方面的嚴重不足,光場相機目前的分辨率只能和100塊錢的攝像頭相當(約200-300線),如此的畫質(zhì)不僅不能符合蘋果的標準,更不能符合絕大多數(shù)人的標準。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      而且為了創(chuàng)造虛化效果 我們需要一個體積比較大的鏡頭

          而且光場相機具備很強的排他性,即使你不想使用光場功能,他的畫質(zhì)依然是非常慘淡的,也就是說我們必須準備另外一套成像設(shè)備以滿足日常使用的需求。就算我們可以不考慮成本,但是體積是個永遠的傷,這是我們不能改變的現(xiàn)狀。 


      有愛就有寬容 正視只是小提高

          好了關(guān)于iPhone5s的成像設(shè)備分析我們已經(jīng)到此為止了,在這一頁我們來匯總一下目前得到的信息。首先傳感器方面,iPhone5s相比iPhone5有了不少的提升,綜合面積、技術(shù)、應(yīng)用等方面,筆者可以確認單純從傳感器來講iPhone5s具備至少1/3檔的畫質(zhì)提升,以及1倍以上的采樣能力提升。再加上鏡頭光圈的進一步增大和畫質(zhì)的提高,iPhone5s暗光下拍攝效果的會有2/3—1檔這樣的提高,這個數(shù)字是絕對值得肯定的。


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
      iPhone5s在拍照方面的進步真心不算小

          另一方面,一些新功能的加入也讓iPhone5s的相機更加易用,更容易拍攝出有樂趣的圖片和視頻,考慮到手機攝影用戶相比畫質(zhì)更加在意功能,所以說iPhone5s是一臺在拍照方面進步非常大的手機,會讓他的使用者更加輕松的記錄下身邊的生活。

          當然了縱觀目前的手機市場,已經(jīng)開始出現(xiàn)了不少以拍照作為第一賣點的手機,無論是旗艦級的諾基亞808、1020,還是主打易用性和性價比的三星GALAXY S4 Zoom,iPhone5s都是有所不足的。而且今后會有越來越多的廠商進入這一領(lǐng)域,所以如果你非常看重手機的拍照功能,那么會有越來越多的型號比iPhone5s更加適合你。

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
      iPhone5s仍然是一臺均衡來講極強的手機

          當然了綜合來看,iPhone5s仍然是目前綜合性能最強的手機之一。最后說句題外話,這一次iPhone5s相比iPhone5的提升總的來說并不算大,但是人們還是給予了比較寬容的態(tài)度加以認可,這與蘋果的品牌影響力和本身品質(zhì)不無關(guān)系,但是總的來說人們還是對于蘋果更加寬容,如果這種進步幅度放在某些國產(chǎn)廠商身上,恐怕大家就要罵街了不是?

          最后,如果有機會,我們也會給大家?guī)黻P(guān)于iPhone5s拍照方面的詳細測試,如果您對這臺手機的相關(guān)功能還有什么疑問,或者對筆者有什么意見和建議,也請在文章下方留言,筆者不甚感激。 

      附:iPhone5s實拍樣片賞析


      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析
                          焦距:5mm  光圈:f/2.2  ISO感光度:32                      
      曝光時間:1/2740  曝光補償:EV  白平衡:自動

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
                          焦距:5mm  光圈:f/2.2  ISO感光度:32                      
      曝光時間:1/586  曝光補償:EV  白平衡:自動

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
                          焦距:5mm  光圈:f/2.2  ISO感光度:64                      
      曝光時間:1/120  曝光補償:EV  白平衡:自動

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
                          焦距:5mm  光圈:f/2.2  ISO感光度:40                      
      曝光時間:1/1786  曝光補償:EV  白平衡:自動

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
                          焦距:5mm  光圈:f/2.2  ISO感光度:32                      
      曝光時間:1/394  曝光補償:EV  白平衡:自動

      800萬像素逆襲 iPhone5s攝像頭深度解析 
                          焦距:5mm  光圈:f/2.2  ISO感光度:32                      
      曝光時間:1/1866  曝光補償:EV  白平衡:自動

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