原创 好文!4款智能手机相机技术解析

今天要解释的四个技术分别是OPPO Find7超清模式，三星Galaxy S5 ISO-CELL，HTC One (M8) Duo Camera和华硕Zenfone Zoom光学变焦。


一、OPPO Find7超清模式

1300W像素镜头拍出5000W像素照片，很多人怀疑是插值，实际上就是一个叫做"多帧合成”的技术，那这到底是怎么工作的呢？

实际上是通过10张1300W像素照片局部“合成”而来，局部指的是照片细节丰富的地方，我们拍了10张照片，获得了10张照片的光学信息量，CMOS是将光学信息量转化为电信号的传感器，因为10张照片之间是会有细微的相对运动，所以十张照片反映到CMOS上的信息实际上是不一样的，我们对于这些细节丰富的地方，运用十张照片所获得的光学信息通过“多帧超分辨率零噪声模式”重建算法进行合成，提升照片细节丰富的局部处的细节表现，对于细节不丰富地方，比如大面积的纯色物体，系统也会调整，运营简单的算法来提升拍照速度。


有人说，如果拍照者的手抖动剧烈会怎么样呢？那么系统会自动识别十张照片中“偏离”特别大的照片，并且会剔除掉它，不会让它参与算法，当然有用的信息越少的话，图像的解析力也会大打折扣，所以稳定的拍照对于多帧合成也很重要。


那么它和Lumia1020实打实的4100W物理像素比起来又如何呢？？

 

OPPO Find7

诺基亚Lumia1020

所以多帧合成技术确实可以在一定程度上提升照片解析力，丰富照片的细节，但是与实际物理像素比起来依旧有差距~

二、三星GALAXY S5 ISO-CELL原理

还是要从 “差值”开始说起，注意是“差值”不是“插值”！首先数码成像实际上是通过传感器带来的信号的转换，光学信号由CMOS转变为电信号，再由数模转换器转换为数字信号，三星采用的CMOS依旧是传统的拜耳列阵RGGB（红绿绿蓝）排列，RGGB四个次像素组成一个像素，这也是我们在相机中提到的相机的像素。

我们知道红绿蓝是光的三原色，光打在CMOS上经过滤色层之后，实际达到感光基板的光只有一种颜色，可以理解为一个像素上只能“识别”一种颜色，其他次像素是猜出来的，依靠这些达到感光基板的光学信号通过算法得来。

为什么ISO越高噪点越多？

在光线环境很弱又不能提高曝光值的情况，摄影师往往会通过调高ISO来获得更高的亮度，ISO感光度增高后，CMOS上会产生大量杂讯，对点电子信号产生干扰，从而引起算法”猜“得不准确，这就是为什么噪点往往呈现不规则彩色状的原因。

现在我再来解释ISO-CELL就非常清楚了

在次像素之间增加屏蔽层，这就带来了两个好处，一个是增加了进光量，光学信息的增加对于成像肯定是有益的，根据三星官方的说法每个像素的进光量增加了30%，另一个好处是减少像素间杂讯的串扰，提升高ISO下的表现！
 

三星Galaxy S5成像质量的出众已经众所周知，这其中ISO-CELL必然起到了一定的作用。

三、HTC One（M8）Duo Camera工作原理

要想解释清楚这个Duo Camera就必须现解释对焦和虚化的问题。


假如有AB、DE两个物体，一个近，一个远，那么AB物体经过凸透镜后，它的像就是B’A’物体，同理E’’D’’是DE的像，现在我们把焦平面锁定在I-I平面上，我们在AB上任取一点C，那么C点在I-I平面上就是C’这个点。再在DE上任取一点F，它的像是F’’，但是我们把焦平面已经放在了I-I平面上，而在I-I平面上，F点的像是F’（有两个），这个F’并不是一个点，而是一个圆，这个圆就是所谓的虚化。

我们在使用手机拍照的时候，手指点击某个物体，那么这个物体所在的平面就是焦平面，平面上任何一个点在所成的像上都是以点对应，所以这个物体被清晰的反映在照片上，而不在焦平面的物体，它的任何一个点都是以圆反映在照片上，当物体距离焦平面越远，圆就越大，虚化就越狠。


我们在拍摄微距的时候喜欢使用大光圈，是因为光圈越大背景虚化越好，那这是为什么呢？

 

这张图就反映了原因。所以光圈增大，整个镜头体积成空间增大，价格也越高！

现在再来解释HTC的双镜头就清楚啦

HTC有两个镜头进行分工合作，利用上面的副摄像头记录物体的景深信息（视差原理），下面的镜头负责拍照。

现在有AB两个人，我现在我对焦対在人物A身上，然后咔嚓一下拍了张照片如图所示。


现在我点击编辑-特效-UFocus，这个时候就会出现如图所示的效果

它的原理就是利用上面景深镜头记录的信息，在CMOS中物体边缘的位置进行赋值，从而将人物A单独“拎”出来，然后对人物A边缘以外的部分利用算法进行涂抹，于是形成了这种突出主体，虚化背景的效果。


假如这个时候我点击人物B，就会出现如图所示所谓“再对焦”的效果。

但是大家别忘了我之前只拍了一张照片，而这张照片的焦平面在人物A身上，所以当我点击人物B的时候，焦平面还是在人物A身上，焦平面并没有也不可能转移到人物B身上，所以这个所谓的“先拍照，后对焦”纯粹是一个噱头，所谓的“再对焦”根本不存在！那有的小伙伴就说啦，可是我明明看见B变清楚，A变模糊啦？同理，它是将人物B单独“拎”出来后对人物B边缘以外的部分利用算法进行涂抹，从而显得B变得清晰，也就是说B本身并没有因为焦平面转移而变清晰，而是他的周围变得更模糊了，显得他比较清晰，只是一种视觉欺骗！


HTC Duo Camera的意义？我们要清晰地认识到“再对焦”这个噱头，但也不能一棒子打死，毕竟，现这种灯火阑珊的感觉，也只有HTC能够最简便的做到。

（图片来自那岩的科技美学）

四、华硕Zenfone Zoom光学变焦原理

手机镜头谈光学变焦简直是开玩笑，因为光学变焦的伸缩镜组与越来越纤薄的手机本身就是一对矛盾体，在当年手机比较厚的年代，诺基亚N93在顶部做了一个三倍光学变焦的镜头，看起来十分突兀！

而后的Lumia1020凭借4100W的高像素，利用超采样技术，才实现了3倍无损数码变焦。

那么华硕是什么原理呢？

其实说起来也很简单，实际上是大家思维太固化，以为伸缩镜组一定是纵向，从图上我们就可以看到，它是利用45°的反光镜，将纵向的拉伸镜头转变为横向，从而实现光学变焦，从HTC双镜头的介绍中，我们知道光圈越大，镜组成空间增大，因此在11.95mm的机身上塞下这个传感器，注定了它的光圈大不了，只有f/2.4。

结束语：以上基本上全是理论，对于实际效果不予置评，在下了解的还是很浅的，毕竟，手机成像是一个软硬综合问题，远远不止这些内容，如有错误，希望大家多多包涵，多多指正！谢谢！

作者：爱与holic  zealer +社区

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