iPhone 的出现也彻底改变了人们拍照和记录生活的方式在去年Flickr 上有三分之一的照片都是由 iPhone 拍摄上传的。许多时候对于普通人来说我们再也不需要各类专业的摄影设备一台 iPhone 就已经让照片足够好看。
今年Phil Schiller 在 iPhone 7 的发布会上声称「This is the best camera we have ever made in an iPhone」在 iPhone 7 的十大新特性中对摄像头的介绍占据了大量篇幅。说实话这句话放在每一代的 iPhone 身上都适用几乎每一款新发布的 iPhone都会从硬件和软件层面提升成像效果和拍照体验。
回顾以往 iPhone 摄像头的变化从 800W 像素到 1200W从录制普通视频到 4K 视频从数码防抖到光学防抖今年 iPhone 7 的摄像头最引人注目的不同就是在 iPhone 7 Plus 上引入了双摄像头由此也带来了一系列新特性如 2 倍类光学变焦、景深虚化等。希望通过本文你能从细节和原理上更加了解 iPhone 7 的摄像头究竟有什么不一样。
不能只看参数但不看参数万万不行
随着大众对摄影知识的进一步了解许多人已经走出了单纯看像素的阶段的确当年 iPhone 保持在 800W 像素时其成像质量一样秒杀许多像素高达上千万的手机。
虽然说仅仅从参数入手很片面但不看参数也是万万不行的我们就先简单看一下 iPhone 7 的摄像头参数吧。
iPhone 7 专有变化
- 光圈更大相比于 iPhone 6s 的 f/2.2 光圈iPhone 7 的光圈达到了 f/1.8。虽然说光圈也不完全是越大越好但是更大的光圈意味着更多的光线进入相比 iPhone 6s 增多了 50% 的光线对于夜间成像质量的改善尤其有帮助
- 曝光时间增长 3 倍
- 和 iPhone 6s Plus 一样现在 iPhone 7 也支持光学防抖了
iPhone 7 Plus 专有变化
- 有两颗 1200W 像素镜头一颗是 28mmf/1.8 光圈的广角镜头另一颗是 56mmf/2.8 光圈的长焦镜头
- 可以提供 2 倍的类光学变焦以及高达 10 倍的数码变焦在录像时支持 2 倍的类光学变焦6 倍的数码变焦其余机型为 3 倍数码变焦
通用变化
- 前置摄像头升级为 f/2.2 的 700W 摄像头支持图像防抖和 HD 视频录制
- 升级的闪光灯在原来两颗冷暖闪光灯的基础上升级成了四颗闪光灯亮度比 iPhone 6s 高 50%并且加入了闪光传感器用以消除人造光源的频率性闪动
- 从早前的五镜片镜头升级到了六镜片镜头不过单看镜片数其实并不能说明什么
- 传感器相比 iPhone 6s在速度上提升了 60%能耗上改善了 30%
先一起看看一些 iPhone 7 系列的照片样张吧
双摄像头的 iPhone 7 Plus类光学变焦和景深虚化
这次 iPhone 最引人瞩目的改变之一就是在 iPhone 7 Plus 上引入了双摄像头。这两颗摄像头虽然都是 1200W 像素但光圈和焦距却并不一样。第一颗镜头和 iPhone 7 一样是 28mmf/1.8 光圈的广角镜头而额外增加的那颗是长焦镜头焦距 56mm光圈为 f/2.8。而双摄像头的引入给 iPhone 7 Plus 带来最大的亮点就是 2 倍类光学变焦和景深虚化这两个特性。
2 倍类光学变焦
相信你可能经常听到光学变焦和数码变焦这两个说法但却不一定理解这两个到底是什么意思。其实非常简单在此之前iPhone 上一直都是数码变焦这里所说的变焦其实就是你在拍照时可以把图像放大。对于 iPhone 7 和更早的 iPhone 6s 来说都是一样的五倍数码变焦也就是说你可以把成像中的某一个细节或物体放大到原来的五倍大小。
不过随着放大倍数的增长照片的成像质量也在显著下降。你只要在 iPhone 上放大过照片一定就会有这样的体会越大的倍数照片上的噪点明显变大颗粒感变强边缘细节变得模糊。这是因为所谓的数码变焦用更通俗的说法来说只是单纯地放大图像本质上和你在电脑上打开一张图片放大并没有什么区别。由于手机镜头本身都是定焦的数码变焦本身并不会有更多的光线进入每放大一倍光信号也只有原来的四分之一因此随着放大图像质量也直线下降。
而光学变焦则不同真正意义上的光学变焦实际上是通过改变镜头的焦距从而在变焦过程当中图像传感器上的光信号并不会减少虽然你的人和摄像头都没有移动但最终的成像效果仿佛是你向物体靠近了一样只是拍照的距离变近了画质不会出现下降。
之所以说苹果是类光学变焦还是因为这两颗摄像头实际上都还是定焦镜头光学变焦效果的实现应该是通过一种类似 Image Fusion 的图像合成技术。在具体实现上本身 28mm 的镜头和 56mm 的镜头捕捉到的画面就是不一样的后者的成像相当于是以前者为中心不完全是的更小区域。这样在 1 倍至 2 倍变焦过程当中可以将第二颗镜头的数据通过插值的方式和第一个镜头的成像相融合从而达到效果和光学变焦相类似的无损变焦。而当变焦超过 2 倍之后在 2 倍和 10 倍之间时又回到了传统的数码变焦即单纯地放大图像了。
因此当使用 iPhone 7 Plus 拍照时只要变焦倍数在 1 倍至 2 倍之间理论上来说图像的质量将保持在 1200W 像素。与此相对应的如果是使用 iPhone 6 Plus 进行 2 倍变焦实际得到的图像是 300W 像素的质量。
景深虚化
景深虚化效果听起来很悬浮但其实你一定经常看到过类似这样的照片画面前景中的人物细节被突出出来而背景则虚化成一片像加了高斯模糊一样。
事实上苹果并不是第一家推出双摄像头的手机公司国内的小米、华为均已有所尝试。但是效果却不尽如人意。例如某品牌的手机提供的景深虚化效果的成像实际上是这样的
相信你也看到了这惨不忍睹的效果不过以苹果的标准来看他们肯定不会接受这样的水准。虽然目前没有更多技术细节的披露但按常规的方式来看iPhone 7 Plus 上的景深虚化效果可能主要分为了两步远近景分离、人像识别。
第一步远近景分离实际上是利用了两个摄像头成像的差异对比来分析图像中物体距离镜头的远近距离的。前面提到了虽然两个摄像头靠在一起一般情况下我们可以简单粗暴地认为两者是同中心的但实际上并不是。一个最简单的例子就是轮流闭上左眼和右眼你会发现单只眼睛看到的世界是有一定位移的。
没错距离越近的物体这种位移量越大通过两个镜头成像的这种细微差异可以计算出哪些是近物哪些是远物。
第二步则是人像识别通过对近景中的物体进行进一步的分析通过机器学习的方式将其中的人物单独剥离出来。然后通过软件渲染的方式对除人像以外的部分进行虚化处理最后就能得到一张景深虚化的照片。
在苹果的演示中这样特性可以实时地在拍照过程中预览到效果但你需要切换到「人像Portrait」拍照模式。虽然从原理上来解释看似就是几句话的事情但实际的实现要复杂得多。因此苹果也很谨慎地将这一效果仅用于「人像」照片上从苹果公布的样张来看基本都是人物的大头画像。但如果照片的前景较为复杂或者图像的层次较为丰富而不是像样张基本只有前景人物和远距离背景这样的简单两个分层那么实际能得到的图像效果究竟如何还有待观察。
苹果也一再强调iPhone 7 Plus 提供的景深虚化虽然是非常先进的技术但还是不能和专业的摄像设备相提并论。除此之外这项技术并不会马上随着 iOS 10 一同发布而是需要再经过一段时间的打磨在今年晚些时候的 iOS 小版本升级中才会提供。
背后的功臣Image Signal Processor
苹果一直引以为傲的一点就是软硬件结合为了打造出色的体验他们不仅仅可以在软件层面上掌控一切更可以根据自己的需要定制相应的硬件。Image Signal Processor 就是例证之一它是集成在 A10 Fusion 芯片中的一个专门处理图像的单元。当你拍照时传感器采集完信号后也就是说这时候照片的原始数据已经封印了接下来的图片处理就由 Image Signal Processor 接管了。
每次你拍一张照片它都会做哪些事情呢
首先是对图像做面部和人体识别接下来是自动曝光自动对焦白平衡广色域捕获首次加入第四代色调映射图像降噪从多张照片中合成一张等等一系列操作期间有 1000 亿次运算而这一切仅仅只需要 25 毫秒。
值得关注的两个新 API广色域和 RAW 格式
这一次苹果还针对相机发布了两个面向 iPhone 7 机型的新 APIRAW 和 Wider Color Capture。
RAW 很多人并不陌生相比于 JPG、PNG 等图片格式它保存了图像传感器记录下来的原始数据。第三方开发者现在可以直接访问这些原始数据来进行照片编辑使得自由度更高了。例如 Adobe Lightroom在 iOS 客户端上也能像在电脑上一样处理 RAW 文件了。
Wider Color即广色域苹果这次在新的摄像头和 iPhone 7 的 Retina 屏幕中都应用了这一新技术使得能表现的色彩更加丰富尤其是红色和绿色有了更鲜艳的色彩表现。新一代的摄像头不仅仅可以捕获更丰富的色彩还可以记录存储下来并向第三方开发者开放同时得益于 Retina 屏幕的升级在手机上查看图片的色彩效果也会更加悦目。
怎么样你认同 Phil Schiller 说的「This is the best camera we have ever made in an iPhone」吗当然拍照和照片很多时候也是非常主观的一种体验已经在官网预订的朋友们也欢迎在拿到实机后第一时间和我们分享你的实际使用感受。
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