精选 | iPhone三摄与单反微单有何不同?

9月16日 23:00

图文来源:相机笔记

在iPhone 11正式发布后,又有不少小伙伴向ET询问多摄手机的工作原理,看起来是时候重新发下这篇老文章了。原文标题是《手机上的多摄像头是如何工作的》,这里蹭蹭热度,标题党一下,还望理解。


无论是单反还是微单,可换镜头相机都是1个CMOS对应多个镜头。如果你不是故意要用小画幅镜头插在大画幅相机上的话,更换镜头并不会影响到整个拍摄系统的有效像素。


但多摄手机则完全不同:在它上面,1个镜头对应1个CMOS。切换镜头时,CMOS也会发生改变 —— 有效像素、感光度范围、对焦方式、成像色彩、白平衡以及视频规格等,这些与CMOS相关的特征都有可能发生变化。苹果宣传对iPhone 11系列的摄像头都进行了精确调校,以保证不同模块能提供一致的效果。


如果一定要和相机类比的话,多摄手机更像是理光多年前推出的GXR系统相机。GXR由镜头模组和机身两部分组成。镜头模组内包含CMOS和镜头,不同模组可能有完全不同的CMOS尺寸与镜头规格。


另外,之前很多厂商都用过类似“手机中的单反相机”等宣传语。实际上手机摄像头并不包含反光板,它的结构与普通数码相机是完全一样的。


理光GXR系统相机



iPhone 11 Pro系列的三摄系统


手机上的主摄像头通常是一个等效焦距在24-30mm之间的广角镜头,而副摄则是多种多样,其中有负责改变视角的、有负责优化主摄的,当然也有一些“凑数”的。

iPhone 11系列配备1200万像素、

F1.8光圈、等效26mm的广角主摄

带光学防抖与全画面相位对焦


那么,手机上的副摄目前都有哪些呢?

超广角:可以提供比主摄更广的视角。需要注意的是,有些手机的超广角摄像头不支持自动对焦,也就是像运动相机那样是固定焦点的。

iPhone 11系列配备1200万像素、

F2.4光圈、等效13mm的超广副摄

长焦:目前主要有2倍、3倍、5倍这几种,其中5倍需要使用到潜望式结构,类似以前的卡片相机。

iPhone 11 Pro配备1200万像素、

F2.0光圈、等效52mm的长焦副摄

带光学防抖功能


目前在售的多摄手机,超广角、长焦副摄都是额外的定焦镜头,倍率是相对于主摄而言的。多摄手机在变焦过程中,若干镜头通过相互协作完成接力,两个镜头之间的部分使用数码变焦等方式来填充 —— 而单反/微单上的变焦镜头,则是完全通过光学方式实现视角连续变化。


iPhone 11 Pro上的超广角、广角、远摄视角变化演示


微距:一些手机配备了独立微距摄像头,一些手机则通过超广角镜头来实现比主摄更好的微距放大能力。


黑白:大多数彩色CMOS使用RGGB排列的原色滤镜,其中G(绿色)用来记录明度信息,所以分辨率只有总像素的一半左右。黑白副摄不存在反马赛克操作,分辨率与像素相当。所以黑白摄像头辅助确实能在一定程度上增强画面细节,特别是文字、清晰纹理等。但因为改善幅度有限,所以逐步被更具实用价值的摄像头所取代。


景深和ToF:这两种摄像头都是为了获取距离信息,从而辅助虚化计算。景深摄像头往往是一个较低像素、固定对焦的普通摄像头;而ToF则会用激光来进行测距,与早期自动对焦相机使用超声波测距类似。


弱光视频:通过额外配置的高灵敏度CMOS来改善弱光环境下的视频记录。


多摄手机上的摄像头,有时候单独工作,有时候则会相互配合。例如,黑白、景深、ToF就是需要主摄配合来实现更好画质或虚化效果,而像华为P30 Pro等手机则会通过画面拼合的方法来提高“中间焦距”的成像质量。


通过另购的FilMiC Pro软件,iPhone 11系列可以同时调用多个摄像头

截取自iPhone11发布会视频


一些厂商会以“多摄像头增加进光量”的逻辑来说明多摄手机画质更好。但就目前的情况来说,单反/微单CMOS是手机CMOS尺寸的5倍以上*,简单增加1、2个摄像头(而且尺寸通常要比主摄小很多)是很难实现弯道超车的 —— 真正拉紧手机与单反/微单画质差距的实际上还是“多帧合成技术” 。比如现在很多手机上的超级夜景模式,就是通过拍摄多帧照片后进行堆栈合成,以实现更少噪点、更大宽容度的。


* 单反/微单中尺寸较小的M4/3(17.3mm×13mm)是手机上尺寸较大的1/1.7英寸(7.76×5.82 mm)的约5倍面积。


iPhone 11系列也提供了夜间模式


其实相机上也有多帧合成模式(比如索尼的多帧降噪、奥林巴斯的电子ND等),但目前日系相机厂商的整体思路还是把相机作为记录影像的工具,而不是一个可以完成拍摄、处理、分享全流程的影像输出系统。所以,使用相机拍摄的照片往往还有很大的后期空间,等待使用者去进行更进一步加工。而手机则可以“帮”用户做得更多,让我们大多数时候只需要按下快门就可以得到一张还不错的照片 —— 这可能才是手机和单反微单的最大差别。


iPhone 11系列的官方样片(超广角)


iPhone 11系列的官方样片(超广角)


iPhone 11系列的官方样片(人像)


iPhone 11系列的官方样片(智能HDR)


iPhone 11系列的官方样片(夜间模式)


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