广角眼睛和长焦眼睛,你想要哪个?

作者: 小型黄色面包车

来源: 果壳

发布日期: 2018-03-13

本文探讨了相机技术与动物眼睛的相似性,特别是广角和长焦镜头的特性,以及手机摄像头在低光条件下的表现。文章还提到了诺基亚7 Plus手机摄像头的技术特点,如双核对焦和四像素合一功能,以及其在低光环境下的拍照效果。

人类对未来的理解,往往受到当时的科技水平的影响。比如在蒸汽时代,巨大的钢铁机械是科技的象征;到了电气时代,在菲利普·迪克的小说中,机器人的编程通过一卷打孔的纸带实现……蒸汽时代对于机器人的想象基于当时的机械技术。现在,在智能化时代,人类对机器人的幻想正在成为现实,芯片和电路常来拿来和人脑类比,而今天的相机技术,也经常用眼睛来对比,甚至有人计算出人眼的像素大约有5.76亿。

这主要是从分辨率角度来计算的;不过即使从这个角度,这种算法也算不上靠谱。人眼只有视网膜中央凹部位的视力(或者说分辨率)很好,但是只要离开这个区域,分辨率就会迅速下降;这可和相机均匀分布的像素不一样,实际上我们能分辨出来的细节并不多。若是非要和数码相机类比的话,我们视觉系统的像素数量大概也就是数百万,然而现在的手机摄像头,都已经达到1200w像素以上。

相机与动物眼睛有多像?

1911年诺贝尔生理学或医学奖的获得者,瑞典眼科专家阿尔瓦·古尔斯特兰德提出了人类的标准眼球模型,这个模型以他的名字命名。其他一些脊椎动物的模型眼也在之后纷纷提出,进一步加深了人们对眼睛的了解。数码相机的原理倒是的确和我们的眼睛差不多。晶状体相当于相机的镜头组,视网膜则相当于感光元件,接下来来把画面转化成电流信号。其他我们熟悉的动物,眼睛也都是差不多的结构和原理。

当然,相机普遍使用的RGB感应器还是向人类红绿蓝三种视锥细胞看齐。

除了结构,相机还有很多贴近生物眼睛的性能。首先是视野,不同焦段的相机就像是不同动物的眼睛。猫主子的视野可以达到200°,比人类稍宽,猫主子眼中的世界与人类相比,大概是很多手机常用的28mm与人文焦段35mm的区别。广角镜头的优势显而易见,可以取景更广范围的景物,不过更广的取景范围也会产生一定的畸变,如何抑制画面畸变,真实还原拍摄画面,也需要镜头系统和后期软件的调教。

对焦能力也是相机需要面对的问题,相比动物眼睛可以无缝地在远焦点和近焦点间切换,相机的自动对焦却经常伴随着取景器画面拉风箱的情况。为了改善对焦速度,相机在研发中也不断尝试更多新技术,比如诺基亚 7 Plus手机1200w像素主摄像头应用的双核对焦技术,每个像素都能够进行相位对焦,达到快速对焦的效果。

在低光条件下如何获取清晰的图像,需要获得更充足的光线。动物的眼睛可以调节瞳孔大小,获得更多光线。相机的光圈就类似瞳孔的作用,对于小型化需求更为严格的手机来说,固定的大光圈就是必不可少的。当然,更大的单个像素尺寸也会获得更多光线,在夜间等低光线环境获得优秀的拍照效果,全新诺基亚 7 Plus就是一个例子,1200w像素主摄像头拥有F1.75大光圈,单个像素尺寸达到1.4μm,为低光拍照提供硬件保证。

在自然界中,除了人类与猫主子眼睛这类定焦设备,还有一些在天空翱翔的肉食动物进化出可以变焦的视力。鹰之类猛禽的眼睛有着很好的分辨能力,既能看到近处的猎物,也可以化身的长焦镜头,在楼顶上看清地面爬过的蚂蚁——这可相当于性能不错的变焦镜头了。

鹰眼的变焦特性更像是数码相机,而在更轻薄的手机身上,通过广角镜头和长焦镜头的组合,也能够实现变焦性能,诺基亚7 Plus另一个1300万像素的蔡司变焦摄像头,就能很好的实现两倍光学变焦。

或许这就是人工制品的好处吧,通过双摄配置,可以把两个流派融在一起。一个广角,一个长焦,各显其能各有用途。1200万像素的广角镜头和1300万像素的长焦镜头相互补充,无论是强光还是弱光环境下,无论是要拍摄远处还是近处的物体,都没有问题,专业拍照模式还可以自定义参数设置,获得更好的效果。

说起来你可能不信,美颜这个技能人脑也有,在视觉系统中,负责图像处理的部分位于大脑视觉皮层上,它来决定我们看到了什么、忽视了什么,这个过程在我们无意识之间就已经完成了,这个机制也会自动忽略镜中自己脸上的一些缺陷,自动脑补了美颜功能,这就是为什么照镜子的时候我们总是“自我感觉良好”。

在这个颜值即正义的时代,人们对自拍的需求越来越高,手机前置摄像头甚至具有更高的像素,优秀的美颜算法也已经把脑补的修图能力远远抛在脑后,在手机上拍出来的自己,也许比镜中的虚像更能让自已满足。

其实提升自拍效果的方式也有套路,提升画面亮度就是最简单粗暴的方式之一,明亮的光线、干净的画面自然就会显得更加精神,尤其在低光环境中,更高的进光量可以有效提升亮度,降低噪点。除了通过软件提高照片曝光度和画面亮度,诺基亚 7 Plus前置摄像头的四像素合一功能,通过增加单个像素的感光面积,降低弱光下拍摄的噪点,从而获得更清晰的成像。

手机作为多数人日常应用最多的拍照器材,为了在有限的体积内实现更丰富的功能,在硬件和软件方面都需要强大的支持,人们拿起手机,按下快门,就可以得到出色的相片。未来的手机拍照还会出现哪些新功能?让我们拭目以待……

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