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别一看小米1亿像素手机就沸腾,这才是重点

2019-8-13 15:45:01来源:IT之家作者:启人/实习责编:启人/实习评论:

本文转载自【IT之家】微信公众号


大家好,我是启人。

这两天小米1亿像素手机的事传得沸沸扬扬。

启人我也去看了一下:

  • 1.08亿像素。

  • 1/1.33英寸大底CMOS。

光从这两个参数来看,这块CMOS位居目前一流地位应该不成问题。

不过各家媒体的宣传也着实让启人感到迷惑。

大家都在喊1亿像素,1亿像素。

这块CMOS的最大亮点是1亿像素吗?

不是,超大的底片面积,才是它最牛的地方。

手机终于要普及1/1.33英寸CMOS底片,这才是小米最大的贡献啊。

只是可惜,这么好的点,小米自己在海报里都不提,只是盯着那1亿像素。

事实上,很多年前,我们就知道高像素并不等于一切。

然而从近年来媒体和各家的宣传,启人突然发现,我们又回到了像素之争的年代。

比如去年,某国产手机主打2400万前置拍照,广告语就叫“海报级自拍”。

这把高像素的卖点展现得淋漓尽致。

可是,只要你看一眼他们的样张,这里面的问题,一下就能明白。

模特所处的环境,光照非常充足。

这根本不能代表用户实际环境:

  • 前置低光照下噪点如何?

  • 夜景表现又如何?

这些关键点都被完美避开。

官方对前置相机的CMOS大小连提都没提。

这就造成了一个什么问题?

很多你妈妈辈的人一听说2400W像素,就会默认它拍照水平好。

但其实真的不是这样。

这东西的实际体验...

算了,我还是闭嘴吧。

这些年,传统评测媒体对拍照部分的评测,往往就是各场景下拍几张照片,然后逐张分析一下。

不过有个很关键的参数,一直被人忽略。

那就是——等效光圈(这里特指不考虑曝光的等效景深)。

这也正是单反相对于手机的最大优势。

只要你把这个参数的计算方式掌握,以后无论什么拍照手机的什么炒作,都骗不到你。

启人今天就来教大家怎么计算。


等效光圈是什么(这里特指不考虑曝光的等效景深,文末会解释)


除了更强的夜景能力,用单反拍照,总有一种别样的美感。

这种美感来自于单反强大的虚化能力。

同样的场景,近似的相机参数设置。

用单反拍,能把背景虚成这样。

用手机拍,只能是这样。

为何一样的距离,一样的光圈值,拍出来的效果完全不同?

其实就是因为它们的等效光圈值不同。

  • CMOS底片面积,决定照片的夜景能力强不强。

  • 像素数,决定照片放大后清不清晰。

  • 而等效光圈,则决定相机的虚化能力强不强。

这是一个相当重要的参数。


等效光圈的计算方法(这段又臭又长,不想看的直接跳到最后看结论即可)


等效光圈顾名思义,是“等效”出来的。

物理学中没有这个概念,但为了方便计算,我们人为的创造了这个概念。

关于等效光圈的计算方法,其实网上有很多。

比如通过景深计算公式转化。

但是哈,他们说的实在太复杂了。

启人决定,用说人话的方式,给大家解释解释。

先来了解几个概念:


  • 一.等效焦距

85mm是个黄金人像焦段,这是对于全画幅来说。对于c画幅用户来说,想要拍出近似的效果就要使用50mm镜头。为什么呢?

全画幅传感器尺寸为36*24mm。C画幅为23.7*15.6mm(尼康)。他们的对角线比例近似1.5。

85除1.5等于56.67,现有的镜头中最接近50mm。这就是等效焦距。

等效焦距保证了不同画幅不同焦距的两台相机可以拍出近似视角。全画幅和c画幅的系数为1.5。


  • 二.光圈值

光圈值=镜头的焦距/镜头通光直径。这是一个比例值。注意是比例值。

(ps:光圈值和光圈大小概念不同。光圈大小是光圈通光直径的物理大小。而光圈值是比例值,光圈大小不变的情况下光圈值随焦距的变大而变大,变小而变小。这就是为什么恒定光圈镜头贵的原因:变焦的同时维持光圈值不变需要加大物理通光直径。)


  • 三.相机成像原理

就是凸透镜成像,相反缩小的实像。初中物理就学过,不多说。


  • 四.影响景深的要素

光圈、镜头焦距、及拍摄物的距离是影响景深的3因素。

实验证明:

1,光圈越大景深越小,光圈越小景深越大。

2,镜头焦距越长景深越小、反之景深越大。

3,主体越近,景深越小,主体越远,景深越大。

三因素互相作用共同影响景深大小。


  • 上面4点记住了吗?现在我们可以来计算了

假设全画幅85mm镜头和c画幅50mm镜头共同拍摄1物体。因为等效焦距的缘故。刚刚我们已经知道了这两个组合的视角是相同的。所以若拍摄两张视角近似的照片,相机距离被拍摄的物体的距离是一样的。影响景深的三个要素的“拍摄物距离”就固定了。既然是一样的,我们就可以忽略这个要素了,只剩光圈和镜头焦距这两个要素。

因为想要两台相机的景深近似(不可能一样,理想情况不存在)。所以建立等式。等式左右分别是两台相机的焦距和光圈值参数。还记得光圈值怎么来的吗?焦距除孔径大小,是个比例值。也就是说光圈值中包含了焦距。也就是说两个未知量可以统一为一个未知量。这时等式的两边就都只有一个未知量了。举个例子。5x=6y。那么当等式左边是10x的时候,右边就变成了12y。成正比例。

结论就是,等效视角下(也就是等效焦距),两台相机的镜头焦距比,就是镜头的光圈值比。

再举个例子。比如全画幅使用85毫米f2.0拍摄的照片,c画幅使用50毫米镜头,光圈值多少才能获得近似的景深呢?答案是2.0除1.5等于1.33.最接近于实际档位f1.2.

这就是证明过程。

只是一个简单的比例关系,无需使用复杂的景深计算公式。

(需要注意的是使用景深公式计算得出的值全为近似值,带入不同的数会得出不同的答案。因为曲线几乎重叠,我们便看做一条。)

以上是保证了物距不变的情况下,光圈值和焦距的变化关系。

那么再来证明一下同一颗镜头在全画幅和c画幅的景深关系。

同一颗镜头的焦距固定。画幅大小不同所以等效焦距不同。因为等效焦距不同c画幅要乘1.5.。所以要想保证相似的构图(注意:是相似,相等永远不可能)就必须后退。这个时候3要素中的“物距”就改变了。

到底要向想后退多少呢?因成像原理,“物距和拍摄物”与“像距和成像大小”成正比例关系。构成相似三角形。又因为全画幅和c画幅对角线之比为1.5。可得:这个退后的距离也是1.5倍。再次建立等式。由上同理,2元化为1元。

由本次证明得知:光圈值的比例依旧是1.5倍。距离和光圈值成反比例。

举个例子。全画幅用135mmf3.2距离1米拍摄照片,c画幅要怎样才能获得和全副近似的构图和景深?答案是距离1米乘1.5,光圈3.2除1.5约等于2。

很简单对吧?


结论


这个证明的意义:

经常听到手机厂商宣扬自己的手机镜头可以做到f2.0的超大光圈,可是实际的使用中却没有单反漂亮的虚化效果。

这是因为虽然手机也可以拍出和全画幅近似的24毫米视角,但那是等效焦距。手机的cmos传感器尺寸小,镜头的物理焦距也小,只有3到4毫米。光圈的实际孔径也很小(现在明白为什么单反的镜头要做那么大了吧?)

通过刚刚的结论我们就可以计算:手机光圈值f2.0焦距等效24毫米。相当于单反光圈的多少了。

等效焦距保证了“物距”的固定。3要素中还有两个未知量,这道题就变成了:已知焦距,求光圈。刚好就是第一次的证明。根据比例24除3等于8.所以2乘8等于16.

答案就是手机上f2的虚化效果相当于全画幅相机24mm f16的虚化效果,几乎等于没有虚化。

是不是很直观?

不光全画幅和c画幅之间,这个证明就是将不同的系统以全画幅为基准进行直观对比用的。

就好像以美元为基准的汇率计算,比如某物定价60美元,人民币汇率算7.那么就需要420元。根据汇率还可计算其他各国的。

最后需要注意的是。本次只证明了景深相等。并没有考虑曝光。

镜头的f值不变,透过镜头到达传感器的光量并不发生改变。也就是说接受光的量还是一样的,该是多少就多少,不存在比例系数。

举例来说,全画幅用135mmf3.2距离1米拍摄照片,c画幅用135mmf2.0举例1.5米拍摄。

虽然的到的照片视角和景深类似,但是曝光是不同的。相同时间下因为全画幅的光圈值更大,通过全画幅的光就少,所以就暗,而c画幅的就亮。解决办法就是控制快门和iso的组合,改变曝光。


最最后


所以现在明白了吧,看一个摄像头好不好,除了看它的像素数,还要看CMOS底片大小和等效光圈值。

只有这三个参数都达标,相机才足够优秀。

另外,关于虚化这块,可能会有人说:

现在很多双摄手机上,不是已经可以达到启人你说的这种虚化效果了吗?

嗯...其实,双摄手机,甚至三摄手机上的多颗摄像头,最主要的作用是补齐焦段,而非虚化。

一颗超广角、一颗主摄、一颗长焦。

它们三个无论谁拍照片几乎都不会产生虚化。

所以,动动你的小脑瓜,三张都没有虚化的照片,叠在一起,就会虚化了吗?

显然不可能啊。

手机上的虚化,主要靠算法。

证据就是很多双摄手机在拍摄复杂场景时,边缘都会露馅。

单摄的 iPhone XR也能拍人像虚化。

当然了,现在的算法越来越好,也许有一天真能突破现有技术框架也说不定。

今天启人写这篇文章也没啥别的意思,不想黑谁也不想吹谁。

只是想说,希望大家不要再只盯着像素数不放,让厂商赶紧研究点别的。

另外,也希望各厂商心里都有点13数,好的坏不了,坏的好不了。


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关键词:小米相机一亿像素

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