手机成像技术简谈.docx

手机成像技术简谈（测光篇）?(2013-11-23 00:44:24)转载▼标签：?手机?成像?拍照?测光?lumia（本文首发于《大众软件》2013年11月下半月刊，转载时请注明出处和作者：欧阳洋葱）　　——手机也能拍出亮度适中的好照片　　　　照片拍好的第一步就是把焦对好，画面亮度也恰到好处，当然做特别的艺术创作偶尔可能会有例外。但即便是这两个基本步骤，也会由于客观因素的种种制约很难做到最佳，所以周围小伙伴所拍的照片，失焦、过曝或太暗的成片都不在少数。　　虽然现代的数码相机和手机摄像头在拍照时基本都做到了完全傻瓜式，无需用户调整参数，任意按下快门就能照出还不算差的照片。但某些场景，例如逆光、夜晚等，往往不是成像设备靠内部算法和自动调节就能有令人满意的照片呈现的。当然这与设备本身的成像素质与性能有关，但实际与拍摄者也有很大的关系。　　　　（手机摄像头模块外观）　　　　这篇文章，我们就仅从“测光”的角度，从理论和实际两方面来谈谈如何人为掌控成像亮度，拍出更好的照片。鉴于大部分小伙伴扫街或出游都更爱用手机拍照，所以我们主要谈的是手机摄像头的“测光”系统和操控方式。　　　　一、什么是测光与曝光　　不管是何种成像设备，单反、微单、普通DC抑或手机，若要在成片阶段对最终所拍照片的亮度做控制，那么在用户按下快门之前，首先就要对用户所需拍摄的场景或事物进行测光。只有在测光之后，成像设备才能对所摄内容进行明暗调节。　　（手机摄像头模块的构造，最右端为感光元件）　　　　数码相机和手机摄像头内部都藏有一个被称作感光元件（或称图像传感器）的受光传感器。这颗感光元件在扮演的角色上就好比胶片相机时代的底片——感光元件可感知进入摄像头内部的光亮。摄像头正是通过感光元件对外界光的感知，得到最终的成像。　　当代的数码相机和手机摄像头产品中，除了单反的测光系统偏复杂，其他大部分成像设备的测光工作也都是由这枚感光元件配合图像处理器完成的。也就是说，感光元件不仅担负最终的成像工作，而且也担负在成像之前对所摄画面的测光工作。　　在此，我们可以对手机测光做个简单的定义：感光元件感知用户所需拍摄画面光量多少的过程，即是测光。　　　　（不同手机在测光的倾向性上也有不同，有些偏保守，宁可欠曝也不过曝，有些偏激进，宁可过曝也不欠曝）　　　　不过测光实际上只是让手机摄像头知道了外界进入内部感光元件的光有多少，进入感光元件的光过多或过少都是不行的，都会让最终成像的明暗度无法达到用户预期。如果抵达感光元件的光过量，就会让最终成像“曝光过度”（或称过曝）；抵达感光元件的光太少，则会让成像“曝光不足”（或称欠曝）。这里所谓的“曝光”，即是指感光元件暴露在光照下的这样一种状态。　　成像设备在测光过后，需要完成的就是调节所拍画面的亮度，达到人眼的最佳观感。不管这种调节是用户手动操作还是经由图像处理器自动设置，其实质都是调整曝光参数的过程。需要特别指出的是，这种调节和照片后期的PS是不同的，因为PS是对数字图像既有信息的后期调整，而曝光参数的调整是基于所拍画面，在按下快门之前的前期调整。曝光参数的设置往往可以决定由于亮度关系导致的画面细节的去留，而PS显然是无法达成这一点的。　　　　1.决定曝光的几个参数　　我们上面已经谈到，测光后对所拍画面亮度做预调节，实质就是设置几项曝光参数。换句话说，这几项参数实际上就决定了成像的亮度。　　大部分对手机拍照略有研究的用户就多多少少有机会与这些参数接触，它们分别是光圈值、ISO值和快门速度（或称曝光时间）。这3个变量的此消彼长，不仅可以决定最终的成像亮度，而且也是进行各种摄影创作的核心基础，不过这里我们主要谈这三者对亮度的影响。　　　　（诺基亚N86是为数不多光圈值可变的手机产品，当然它也没有采用实体多叶光圈）　　　　由于当代手机讲究轻薄性，而且不太可能在摄像头上耗费太高的成本，所以这3个变量中的光圈值在手机中实际是个固定的量。光圈值是由物理焦距和光圈大小决定的——大部分手机的物理焦距和光圈孔径大小都不可变（可实现光学变焦的N93i一类手机是例外）。所以我们用手机拍照时，无需考虑光圈值的影响。　　　　（相机镜头通过光圈叶片的开合来改变光圈孔径，但手机摄像头没有这样的条件）　　　　普通用户仅需了解的是，光圈值是用类似F/1.4，F/2，F/2.8，F/4，F/5.6这样的方式表述的。因为光圈值是焦距与光圈直径的比值，所以后面的这个数字越小，反而表示进入摄像头内部的光越多（注意：此数字越小，并不一定表示光圈就越大）。　　因此，如果仅考虑光圈值这一参数，那么标称F/2.0的手机摄像头（如Lumia 920），一般在暗光环境下会比标称F/2.4光圈值的手机摄像头（如Xperia Z）更有优势，因为在快门速度不变的情况下，F/2.0的镜头通光量更多。　　　　（小米