決定手機拍照效果的三大因素

隨手拍改變了人們日常拍照的體驗，拍照的好壞成為了評判一款手機優劣的重要參數，越發透明的參數簡介與技術名稱出現在我們眼前，經過洗禮后的消費者對逐漸明白像素并不是影響拍照效果的唯一參數，CMOS感光芯片、單像素感光面積、光圈大小、鏡頭以及成像的軟件算法等才是決定手機拍照優劣重要因素。

像素不是越高就越好

自從數字成像技術成為拍攝主流后，感光芯片成為了成像畫質最關鍵的因素。在一代代技術革新后，現階段智能手機幾乎都采用了堆棧式CMOS芯片，而索尼IMX214就是堆棧式CMOS芯片代表作，幾乎所有的主流智能手機均采用這一芯片，既然都使用相同的CMOS傳感器，在元器件的基礎上就談不上誰優誰劣，在我們略過這一段前還需要了解CMOS的重要參數：“單芯片感光面積”與“單像素感光面積”。

單芯片感光面積主要是感光芯片的感光總面積，索尼IMX214尺寸為1/3.06英寸，索尼Exmor RS則為1/2.3英寸，這是我們常見智能手機的CMOS尺寸，當然我們也不排除CMOS尺寸更大的智能手機的存在；單像素感光面積主要指的是單個像素在感光芯片上的感光面積，計算公式就是單芯片感光面積除以像素數量。

單芯片感光面積大的未必單像素感光面積就大，這還要取決于像素的數量。那么像素數量是否越大越好就成為了一個關鍵性問題，在恒定的單像素感光面積下，增加像素數量是可以提高手機的解析力的，高像素設備會比低像素設備收集到更多的細節，放大來看會更清晰。但是由于目前手機尺寸的關系，機身內部對攝像頭感光元件尺寸也是有很大限制的。所以一般在提升像素數量的同時，很難再提升單像素面積，甚至是降低單像素面積，這樣就會造成攝像頭對光線的收集能力減弱，從而造成畫質變差。再加上我們使用手機拍照的圖片基本都在手機屏幕上觀看，算上剪裁畫面后，1300萬或是2000萬像素的實用性并沒有比800萬像素表現出色。

CMOS傳感器又分為背照式和堆棧式兩種，二者系出同門，技術最早都由索尼研發，索尼背照式傳感器品牌名為“Exmor R”，堆棧式傳感器為“Exmor RS”。背照式傳感器的出現，有效地解決了傳感器尺寸與體積成本成正比的問題，在相同尺寸下，它使傳感器感光能力提升了100%，有效地改善了在弱光環境下的成像質量。所以，之前在選購拍照手機時，用戶都會首先考慮攝像頭是否應用了Exmor R背照式傳感器。

鏡頭決定成像

CMOS決定了手機攝像頭至關重要的總像素和感光面積，而手機成像時的光圈和焦距則完全由手機鏡頭來控制，鏡頭采用的不同也是直接導致成像效果差異的主要原因。

手機鏡頭由于空間所限，無法做到光圈大小和光學焦距的調節，所有的手機鏡頭都是恒定光圈的定焦鏡頭。目前手機上分為自動對焦和光學變焦兩種級別，最常見的便是使用AF固定焦距鏡頭，也就是拍照應用打開之后的默認焦距，在這個焦段下，通過鏡頭和CMOS協作就可以在屏幕上顯示圖畫，并且顯示的畫幅是固定的，在數碼變焦支持下能獲得一定的變焦能力，但往往都是通過技術手段實現，最終效果并不理想。

當光圈大小和光學焦距成為恒定值后，鏡片則是影響成像的重要因素。鏡片一般有兩種材料，一種是球面玻璃，代號為G；另一種是非球面塑膠，代號為P，手機鏡頭制造商在前面用數字表示鏡片數量。例如6P鏡片，就表示手機鏡頭采用了6層塑膠鏡片。玻璃鏡片的透光率高于塑膠鏡片這是眾所周知的事兒，而且光學折射和熱膨脹系數遠低于塑膠，但是唯一的缺點就是制造成本高、工序復雜，在成本低廉的手機上不可能大規模采用。好在目前非球面塑膠的工藝在逐漸提高，基本可以滿足民用攝像領域。

圖形引擎優化不可缺

CMOS感光元件和鏡頭是影響拍照質量的重要因素，而軟件算法與調試則直接影響手機拍照質量。由于軟件算法并不像硬件參數那么可感知可描述，幾乎所有的用戶對它都不甚了解，圖像處理引擎到底是什么？它是怎樣決定拍照效果好壞的呢？筆者以OPPO的PI原畫引擎為例來分析。PI原畫引擎主要由場景特征庫和圖像算法庫組兩部分組成。場景特征庫容是一個巨大的、包含了盡可能多的攝影場景數據，比如陰天下的花朵、晴天下的花朵、陽光下的建筑、室內暖光下的人像、快速運動的物體等等，基本涵蓋了你能想象的所有拍攝場景特征。每一個場景特征下，代表著不同的色彩、光線環境和白平衡等。

對應不同的場景特征，自動從數據庫中選擇最適應的曝光數據和成像算法，以獲得最正確的曝光和成像效果。而正是這一個個對應的算法組成了圖像處理引擎的算法庫。現實生活中，一點點光線的變化、色彩的復雜等等都會對應一種場景特征，算起來何止成千上萬。想讓拍照效果變得越來越好，只有不斷地豐富場景特征庫和圖像算法庫的數據。所以，獲得越來越好的拍照效果背后，是很多影像工程師苦逼的努力。因為豐富圖像處理引擎是一個耗時耗力的苦活，它沒有捷徑，只能不斷地拍攝，采集特征數據，然后成像，實驗室分析優劣，進行優化，再去拍再分析優化，如此反復。