是什么决定了数码相机和智能手机相机的图像质量?

姑孰侯


我想主要还是有三点。

第一,CMOS传感器。对于拍照的数码相机和手机,这个东西都是必不可少的。在照相机机领域中,我们知道有全画幅和APS-C画幅等划分,而这个画幅其实就是说相机的图像传感器的大小,就像老式相机的胶卷一样,当然是画面就更加丰富,质量就越好。

手机拍照同样也需要图像传感器,但是这个相对与相机来说就小得可怜了。所谓”底大一级压死人“就是这个意思了。即使现在很多手机厂商说像素有多高,但传感器依旧很小,不可能在手机中加很大的传感器的。

第二点,像素。这个也是决定画质的重要因素,就像前面所说,由于手机无法无限制的加大图像处理器的大小。于是手机厂商可以采用提升手机像素的办法去提升画质,像素越高,则图像分辨率就越高。在同样的处理器下,像素越高就画质越好。

第三点,镜头。作为相机的眼睛,镜头自然是非常重要的一点,相机上除了机身外,最重要的就是镜头了。好的镜头价格高的离谱,但呈现的效果也是非常棒的,一个好的镜头能够使的画面更加符合人的眼睛看到的效果,能够化腐朽为神奇。相机况且如此,手机自然是这样,看看如今市面上的各种多镜头手机就知道镜头的重要作用了,那些浴霸手机的镜头卖点可想而知。

谢谢,希望对你有帮助。


星幻数娱


决定数码相机和智能手机的图像质量都是由这些元件来决定的:

首先,图象传感器就是感光元器件,是一种将光学图像转换成电子信号的设备,它被广泛地应用在智能手机、数码相机和其他电子光学设备中。早期的图像传感器采用模拟信号,如摄像管(video camera tube)。如今,图像传感器主要分为感光耦合元件(charge-coupled device, CCD)和互补式金属氧化物半导体有源像素传感器(CMOS Active pixel sensor)两种。

CMOS图象传感器

早期的图象传感器应用以CCD为主,由于近几年CMOS图象传感器的快速发展,低成本和低功耗优势明显,而且在低照度下的性能逐渐逼近CCD, CMOS在各领域正逐渐替代CCD。如今手机摄像头用的都是CMOS图象传感器,在购买手机时,很多人都很注重手机的拍照质量,手机拍照质量是由多个因素决定的,像图象传感器、镜头、镜头支架、软硬件板等。其中,图象传感器和镜头对成像效果影响是最大的。

像素的大小是由图象传感器决定的,很多人买手机,特别关注像素的大小,觉得高像素的手机拍照效果好,在以前这可以算得上是一个定理,不过在当今手机像素大战已经到走到尽头的时刻,随处都是800万、1000万、1300万像素甚至4100万像素的手机,像素再增多的意义也不明显了。此时图像传感器的尺寸大小成为一个新的竞争点,单一像素的面积越大,接收到的光子也会越多,成像噪点也会随之减少,在低照度下,手机拍照质量也会比较好。如诺基亚808、920、925的单个像素尺寸均为1.4μm,诺基亚1020当像素尺寸为1.12μm,目前很多1300万像素的手机像素尺寸均为1.12μm,苹果6、苹果5S单个像素尺寸达到1.5μm,还有华为的一款手机牺牲了像素数量(410万像素),使单个像素尺寸达到2μm。

单位像素面积越大噪点越低

很多手机商并没有标注单个像素的尺寸,其实在选购手机时,像素相同时,只要选择图像传感器尺寸大的就行了。1/1.5英寸的图象传感器比1/2.3英寸的图象传感器大,低光照时,噪点也会偏低一些,拍照的效果也会比较好。

无论是使用相机,手机拍照,图像的效果不仅仅是由图像传感器的像素数量和单个像素面积决定的,还有图象传感器的灵敏度、速度、像素均匀性、抗溢出功能等因素影响,再选择手机或相机时,尤其是在选择高端的单反相机时,这些都要全面考虑。

谢谢关注


行影不离3



数码相机和智能手机,都是人类为了记录影像,留住时间才诞生的。

从本质上来讲,两者最核心的需求应该是用来拍摄,而不是对比谁的画质更好。

毕竟99%的使用者拍摄照片,是为了在未来能够通过照片回想起一些事情。

只有1%的专业摄影师,才会认真去对比哪一款机器和镜头的细节和质量是最好的。

因此当我们谈论图像质量的时候,我们到底又想要谈论什么呢?


单反、微单、卡片 三者区别


实际上相机的原理,跟人类眼球看见事物的原理是差不多的,光线从瞳孔进入玻璃体内,照射到视网膜上,视网膜上的感光细胞转化成电信号传输到大脑,大脑解码最后得到我们看见的图像。相机基本上也是这个原理:光线从镜头穿过照射到光线传感器上,传感器将不同颜色光线输出为电信号,通过芯片编码再解码,最后显示到屏幕上。

镜头就约等于眼球的玻璃体,光线传感器就约等于视网膜,图像处理芯片就约等于人类的视神经和大脑。而只不过相机还增加了两个结构:光圈和快门。光圈就约等于人眼的瞳孔,改变大小控制穿过的光线。快门约等于人的眼皮吧,开合一次就控制一次进入光线的时间,这样就可以拍摄照片了。



2000年后,进入数码摄影时代,过去记录光线的胶片,换成了现在的光线传感器CCD和CMOS。于是乎诞生了三种产品:单反相机、微单相机、卡片相机。那么这三种原理相似的机器有什么不同之处呢?

  • 单反相机,俗名单镜头反光相机。简单来说就是在CMOS前方放置一个镜子,从镜头射进来的光线首先通过镜子折射到上方的观察窗中,拍摄者通过窗口控制好构图和对焦等参数,按下拍照按钮,镜子倒下,光线通过快门射入CMOS上,留下图像。目的单反相机厂商主要还是被佳能和尼康两厂占据着。

  • 微单相机,其实就是“微型单反相机”,它的核心就是取消了单反相机的这个实景窗口,光线通过镜头直接照射到CMOS上,CMOS保持工作状态将画面显示到显示屏上面,用户通过显示屏来控制构图和对焦等参数,按下快门记录图像。所以微单相机机身比单反相机轻巧,但是增加了很多电子功能,因此更加耗电。
  • 卡片相机,其实是最早普及的数码相机,因为整个机身就是拿傻瓜相机改过来的,把胶片结构换成光线传感器就可以了。卡片相机最大的优点就是轻巧。但是缺点就是镜头是不可更换的固定镜头。目前比较独特的固定镜头相机,比如说富士、徕卡这些品牌。


镜头和传感器直接决定了成像质量


那么决定一部相机真正成像质量的核心参数是什么呢?还是镜头和传感器两个硬件。


镜头的内部结构复杂,并且核心技术是材料、打磨、镀膜的工艺,考验着厂商真正的技术实力。好的镜头,应该有很好的透光性,很低的色散和折射率,尽可能将最清晰的光线射到传感器上面。判断镜头的好坏,可以通过边缘画质、紫边、鬼影几个要素来判断,边缘的画质越高,紫边越少,说明透光性强,色散低。鬼影则是因为光线经过镜片产生了折射,折射的光线投射到传感器上,因此出现了鬼影。

同样的镜头,比如说烂大街的50mm定焦镜头,做工一般的,光圈较小的,材料镀膜等工艺较差的,价格也就几百块钱;但是如果是做工好,材料镀膜好,光圈可以到f1.4甚至更高的50mm镜头,售价可以到三千元左右。优质的镜头,可以十多年维持一样的价格,比如说尼康著名的1424大牛头,风光摄影师必备,推出十多年了,售价还是需要上万元。这也就是很多人所说的镜头才是真正的保值的产品。

华为做手机拍照,之所以要找徕卡合作,其实也是希望徕卡来调教自己的相机镜头。毕竟作为全球最顶级的镜头厂商之一,徕卡对于镜头的设计要优于其他厂商。最后的成果就是华为目前成为全球最好的手机拍照厂商。



传感器也是一样的,传感器作为相机接受光线的核心元器件,好坏程度直接决定了最终的画质效果。而对于相机传感器来说,只有一个耳熟能详的话:底大一级压死人。这句话并非空穴来风,也并非是忽悠消费者一定要去买更贵的全画幅相机。

传感器尺寸越大,背后的逻辑其实是每一个像素点的面积就可以增大,而单个像素点的面积,是决定最终画质的关键。因为像素点面积越小,单个像素无法有效采集更多的光线,自然也就没办法更好的还原出原本光线的属性,从整个画面来讲就会丢失很多细节。尤其是在夜晚环境下,手机的传感器尺寸只有相机的十分之一,因此在夜晚的时候,相机画面比较纯净,手机画面已经是模糊一片,因为单个像素点压根就无非接受到充足的信号,只能够留下一片电信号干扰的雪花点。那就是说如果你追求的是画面的还原度,追求的是色彩,更大尺寸的传感器是肯定需要的。

那么把一个全画幅传感器做成一百万像素,单个像素点不就很大了吗?但是考虑到实际运用,单个像素点决定了色彩,但是高像素决定了画面的后期裁剪空间和细节,因此目前单反相机的传感器,基本上也就在3000W左右,其实还是远低于手机的传感器的。


相机与手机各有自己的特长


我们总结一下上面的讲的内容,其实就是三句话:

  • 第一是相机和手机,其实都是数码相机,原理都相同,只不过手机相机类似于卡片相机;

  • 第二是决定成像质量的关键因素始终是镜头和传感器,镜头越好,传感器尺寸越大,拍出的照片自然也就越好;
  • 第三是手机镜头光学质量不如相机镜头,手机传感器尺寸不如相机传感器尺寸,因此手机拍摄的照片是不如相机的。



决定相机画质的核心就是镜头和传感器,使用更好的镜头,比如说佳能的红圈,尼康的金圈;使用更大尺寸的传感器,比如说全画幅,或者大画幅机器,拍摄的画质一定是更好的。

同时如今的单反相机,尤其是索尼为首的微单相机,加入了很多电子功能,比如说电子快门、电子对焦系统、电子防抖系统,支持4K或更高的视频录制等等。无论是功能的扩展,还是最后得到的内容质量,也都比传统的单反相机更实用一些。

这也就是为何最近几年来,在相机市场,索尼的微单相机一直保持比较高的增长势头,而佳能和尼康的相机市场份额停滞不前,甚至也都推出了微单来应对市场的变革。因此玩单反玩的就是镜头和机身,玩的就是钱......


那么回过头来重点还是手机,因为手机采用的是塑料镜头部件,并且传感器尺寸其实远小于单反相机,因此镜头和传感器对手机重不重要?当然重要。但是不是决定手机成像画质的最终因素?只能说占一半半吧......毕竟空间上的限制,带来的是物理上的压制,手机的体积问题,决定了其无法放入更大传感器的事实。

那么这个时候,实际上决定手机最终成像画质的,其实是图像的深度学习算法。就拿夜景来举例子:单反相机能够接受足够的光线还原细节,但是手机不可以,怎么办呢?首先可以采用图像堆栈的方式,延长曝光的同时多拍摄几张照片,然后堆栈成一张,细节自然就丰富了。但是如果光线差到完全没办法分辨清楚呢?那就只能依靠语义渲染技术了,也就是通过千万张照片训练过的算法,可以“脑补”出画面中丢失的细节,然后给“P”出一张完整的图片出来。

得益于手机拥有更强的NPU算法芯片,以及DSP图像处理芯片。手机厂商,谁的算法能力更强,谁就可以在硬件相对比较弱势的情况下,拍出相对较好的照片,这一点华为也冲到了前列,麒麟990的NPU跑分是全球最高的。华为的手机也一度出现了“月亮门”“星空门”的问题,拍(P)出来的照片吊打一众单反相机......


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