浅谈手机拍照的那些事 它的未来在哪

最近几年随着社交网络的发展，人们对手机拍照的需求越来越高，这无疑成为了手机厂商抓住消费者需求的一个重要卖点。从今年厂商发布的新机来看，相机部分成为了产品最重要的宣传卖点之一，而且今年国产手机整体拍照性能进步巨大，特别是华为P20系列，真正做到超越国际一线品牌，在DXO榜单上得到了109的历史最高分，一骑绝尘于三星苹果。

在?过去几年的手机拍照领域，一直都是三星苹果等国际大厂的传统优势，特别是三星已经超越苹果，成为手机拍照的业界标杆。那么怎样的图片才是成像好的图片，影响成像质量好坏的因素有哪些呢？

人们的传统认知上，高像素=好图片。其实，这种说法是片面的，只有在光线充足的条件下才成立。像素只是决定输出图片的显示大小，并不决定图片的成像效果，而且高像素会给手机的ISP（图像信号处理单元，主要负责拍照）带来压力。

在感测器面积有限的情况下，像素越高，单位像素面积就越小，到了夜晚弱光拍照的时候，画面的噪点会增多，细节会丢失，成像质量惨不忍睹。那么，单位像素面积是一个什么概念呢？笔者就拿三星S9为例，感测器面积为1/2.55英寸，像素是1200万像素，用感测器的面积除以1200万，得出S9相机的单位像素是1.4微米。而单位像素面积越大，其捕捉的光子越多，感光性能越好，有利于提高夜间成像的画面纯净度，减少噪点。

如果说到单位像素，就不能离开感测器的重要性，摄影界流传着一句话：底大一级压死人。而这个“底”就是指感测器的面积，底大的能够“压死”底小的，这是硬实力的表现，这句话同样也适应于手机拍照领域。目前手机相机中感测器面积最大的是当年的王者诺基亚808（4100万像素），感测器面积达到了1/1.2英寸，这在手机中是相当恐怖的，甚至比现在很多高级卡片相机的“底”还要大，因此在同等像素水平条件下的两部手机，感测器面积越大成像质量就好。

而目前市面上拍照最强手机都离不开实力强大的感测器。同是1200万像素级别的手机中，最强的是华为p20pro的IMX600，1/1.73英寸，1000万像素输出时单位像素接近2微米；然后就是华为p20和魅族15的IMX380，1/2.3英寸，单位像素1.55微米；最后就是以三星S7时代开始的1/2.55英寸1.4微米IMX260家族的各种机型，如三星S9/S9+（IMX345)、HTC U12+、小米8/MIX2S，与及坚果R1等都是IMX363。

在这里不得不说，近年来三星在手机拍照领域取得的成绩，上面提及到1/2.55英寸1.4微米的IMX260，这是三星在手机拍照领域一战成名的神兵利器，是第一款支持全像素双核对焦的感测器，加上光学防抖，F/1.7的大光圈，三星S7的相机实力吊打同时期的任何一部手机，尤其是暗光条件下成像效果非常优秀，三星手机拍照“夜视仪 ”的称号由此而来。

而IMX260家族系列对国产手机拍照的进步起到基础性作用，除了厂商自身的努力，感测器的升级功不可没。下面笔者列出近两年三星IMX260家族的应用和外卖情况，如下：

索尼IMX260 /三星S5K2L1

三星旗舰：Galaxy S7/Note7（1200万，1/2.55英寸，1.4微米）

外卖：索尼IMX362 三星S5K2L7（vivo x play6、红米note5、魅蓝note6、摩托、Google、努比亚）

索尼IMX333/ 三星S5K2L2

三星旗舰：Galaxy S8/Note8（1200万，1/2.55英寸，1.4微米）

外卖：索尼IMX363（小米MIX2S/小米8/8se，HTC U12+，坚果R1，VIVO APEX，华硕Zenfone 5）

索尼IMX345 /三星S5K2L3

三星旗舰：Galaxy S9（1200万，1/2.55英寸，1.4微米）

而影响成像效果除了感测器面积和单位像素外，光圈的作用同样不可小视。

我们来了解下光圈的工作原理，它和我们人的瞳孔非常类似，当环境光线强的时候，我们的瞳孔会收缩变小；而当环境光线变弱时候，瞳孔就会放大，其目的就是为了接收更多的光线，以获取更多的暗部细节，而手机的光圈也是如此。

近几年随着智能手机相机的发展，光圈值也变得越来越大，由几年前的F/2.4升级到现在的F/1.5超大光圈，当然同等光圈数值的手机是不能和单反相机相比的，后者远要比前者大的多。

而在参数上，我们看到的写在F之后的数值越小，光圈就越大，反之则越小。一般用户对拍照认知，就是光圈大小的作用和高像素对拍照效果的作用一样，就是光圈越大拍照效果越好。笔者也不能认为这种说法错误，在同等条件下，光圈大的手机拍照效果普遍要比光圈小的手机要好，具体表现在弱光环境下可以接收更多的光，从而提高画面的亮度，以获取更多细节。除此之外，大光圈还有利于增强背景虚化效果，特别是在微距和人像的浅景深作用。

然而事物具有两面性，要一分为二地看待问题。上面提及到光圈大的好处，但光圈大同样也会产生不好的影响，如果在白天光线良好的条件下使用大光圈拍照，会导致图片四周边沿解析力下降的问题，成片的锐度和清晰度不如小光圈犀利。

我们就拿三星S9为例，S9的相机模组上采用了两档可变的光圈（F/2.4 F/1.5）的模式，其目的就是为了避免大光圈在光线充足条件下导致的解析力下降问题，因此三星S9在自动模式在光线充足的情况使用 F/2.4的小光圈拍摄，提高了图片的清晰度和解析力，而到了弱光和夜晚就换到F/1.5的大光圈以获取更多的进光量，从而提高画面亮度的同时保留更多的细节。

讲到光圈，就要涉及到感光度（ISO）和快门，这三者都是控制进光量对成像影响的因素。简单点来说，感光度就是感光元件的灵敏度，而快门就是决定光进入时间的长短。

在日常体验中，用户基本都是打开相机，在自动模式下按下快门完成拍摄，这个时候感光度和快门时间都是由手机根据周围环境而调整好的参数，当我们打开手机的专业模式（手动模式），界面上就会显示出感光度和快门的数值范围。这里需要提醒一下，不同品牌手机的专业模式（手动模式）参数值各不相同，以笔者手上这台三星为例，如下：

而目前夜拍最强的手机华为p20pro，在手动模式下感光度可以达到惊人的102400，已经达到了单反相机的水平，这对极限弱光环境下拍照是十分有利的。

而摄影的艺术是光和影的交错，通过控制光圈，快门，感光度这三者的相互配合，可以拍出不同场景需求的图片。笔者就拿可以拉开手机拍照性能差距的夜景来讲，通过手动模式减少噪点，提高夜拍画面的纯净度。

首先我们得弄明白什么是噪点，为什么会出现噪点。

百度百科对噪点的定义：

数码相机的噪点（noise）主要是指CCD（CMOS）将光线作为接收信号并输出的过程中所产生的图像中的粗糙部分，也指图像中不该出现的外来像素，通常由电子干扰产生。

高感光度产生噪点的原因：

相机的噪点主要产生于感光元件（CCD或CMOS），当感光元件在接受信号与输出信号时，电路产生的暗电流 高感光度放大电路过高的增益等都对影像产生影响，变现形式为图像中本来没有的部位出现了色点 色斑 亮点 有点连成片，是人看不见影像本身的细节。

那么怎样才可以减少噪点，提高画面纯净度呢？

上面提及到的光圈、感光度、快门，都是对控制进光量对成像影响的因素，而目前除了三星S9系列相机模组可以实现可变光圈，其他手机的光圈都是固定不变的，所以只能通过调整感光度和快门时间来对成像的影响。

手机在自动模式下，为了提高弱光拍照的画面亮度，以获取更多的暗部细节，手机会把感光度调到最大，这时如果感测器感光面积不够就会产生噪点，所以要减少噪点，调低感光度是必要的条件。与此同时要增加快门时间，保证足够多的进光量，这时拍出夜景图的纯净度就会比自动模式下有所提升。但需要注意的是，在没有三脚架固定情况下，手持快门时间超过0.5秒，超过手机光学防抖的极限快门时间，手抖动导致图片出现糊掉情况就会明显增多。

目前市面上拍照最好的几部手机，在白天的成像效果差距不明显，差距主要体验在夜间复杂光线场景的成像。上面提到的感测器和单位像素，这是对手机夜景拍照硬实力的体现，也就是说其他条件水平不变的情况下，感测器和单位像素越大，夜景拍照表现越优秀。

但是手机拍照除了硬件实力外，算法优化也十分重要，甚至可以达到弯道超车的情况。这些年来手机厂商除了提升相机的硬件水平，算法也在不断优化，这方面三星苹果一直做得比较出色，以前国产手机就算用上好的CMOS，算法优化依旧不尽人意。比如：小米5S搭载了实力更强的IMX378，却被同年搭载了IMX260的三星S7吊打。这说明了算法调教的重要性，也侧面反映了以前国产手机只会堆叠硬件参数，而算法调教落后，发挥不了硬件本该有的水平。

不过值得高兴的是，今年以华为和小米为代表的国产手机，拍照性能进步明显，赶超国际大厂不再是PPT上吹牛逼的事，下面是法国著名的相机测评机构DxOMark对目前市面上拍照最好手机进行的综合评分排名，如下：

我们可以看到，在榜单的前10名中，有一半是中国大陆的手机厂商，特别是华为的p20 pro得到了DxO历史最高的109分，尤其是在拉开差距的夜景部分，p20pro就像两年前的三星S7一样吊打所有对手。下面笔者将分析下p20pro究竟强在哪，为什么这么强。

首先华为p20pro在相机硬件上就遵循了“底大一级压死人”规律，在手机中首次搭载莱卡三摄。它们分别是：

主摄彩色摄像头

CMOS：IMX600，1/1.73 英寸，4000 万像素 Quad Bayer 阵列

镜头规格：等效焦距 27mm，光圈 F/1.8

黑白副摄像头

CMOS：IMX318，1/2.78 英寸 2000万像素

镜头规格：等效焦距 27mm，光圈 F/1.6

长焦摄像头

CMOS规格：OV13A40，1/4.4 英寸约 800万像素

镜头规格：等效焦距 80mm ，光圈F/2.4，带 OIS 光学防抖，支持3倍光学无损变焦

华为p20pro最厉害的地方主要体验在IMX600，这是华为、Sony及芬研共同研发出来的神器。上面讲到的单位像素面积的计算方法，可能有人会问4000万像素的1/1.73英寸的CMOS，单位像素面积只有1微米，此不是弱爆了吗？

其实不然，IMX600支持4000 万像素 Quad Bayer 阵列，4 个同色像素在一起，16 个像素才组成完整的 4 拜耳阵列。通过四个像素合成一个超采样，当1000万像素输出的时候，每个像素分为 4 份，这代表一个颜色的像素可以有 4 个明暗的层次感。

通过超采样可以提升画质，细节，锐度，纯净度，极大地提高了华为p20pro的夜景拍照实力，看夜拍样张对比：

左为p20pro，右为IPhoneX

通过对比，IPhoneX样张看起来好像更亮一些，但是P20pro画面整体通透性，纯净度，噪点都要比IPhoneX优秀，特别是在高光部分控制极其出色，细节表现突出。

放大到100%

DxO给它结论是：改变游戏规则的手机。毫无疑问，华为p20pro是手机拍照历史上的一个旅程碑，这同时也是给了老牌夜视仪的三星一个警示，再挤牙膏就会被对手超越。

而手机拍照不仅在硬件上军备竞赛，同时在玩法上也跟上了时代发展的潮流。现如今新产品发布会上，若没有个AI技术加持都不好意思上市了，就比如前段时间发布的小米8系列：骁龙845AIE，人工智能语音助手——小爱同学，而且AI技术还应用到手机拍照上。如后置相机的AI场景识别，AI识别到风景时，图片的色彩饱度和对比度、亮度等都会有所提升，拍出的图片更加讨喜。

而前置相机的AI微整形美颜，在拍照的同时对下巴、鼻子、面部等五官进行一系列“微整形”

同时还可以做出影棚拍摄的明星大片的效果，有窗边光、电影光和彩虹光。另外，还可以智能判断人脸的朝向，从不同角度打光。

AI在手机拍照的应用不仅提高了用户体验，而且促进了人工智能的发展，两者相辅相成，共同促进。因此手机未来的发展必然离不开AI技术的发展，无论是SOC还是语音助手，真正体现了“智能”这两个字。同理，手机拍照的发展方向一定是走在更加成熟AI技术上，逐步减少摄影师的判断和后期修图，提高手机拍照的用户体验，这才是手机拍照发展的未来。