手机党们请忘记主/副摄，也别再比赛拍月亮了

来源:电子工程专辑发布时间:2023-03-231864浏览

从胶片相机、数码单反相机、无反相机，发展到今天的手机移动摄影，在影像历史将近200年的时间里，影像的工具一直在改变。但无论是移动影像还是传统相机，摄影作为一种创作方式，好影像的标准本质上没有变过。
智能手机这类产品的诞生，第一次把影像创作门槛降低倒所有人都能参与，也极大地增加了拍摄场景的随机性。但现在的人，到底都在用手机拍些什么?是在伸手不见五指的暗夜里挑战夜拍，还是挑战用几十倍数码变焦拍大月亮?也许我们翻看一下自己的手机相册就会发现，那些夜拍效果不佳的人像照，或变焦到模糊的月亮照片，早就被我们删掉了。
过去，手机厂商在移动影像上过度痴迷于在超越人眼所见的极限场景中竞赛——人眼都看不见的极暗场景，或是人眼都看不清的极远场景，导致用户真正需要的跨越明暗的构图自由却成为行业无人区。

也许，是时候告别手机影像那些钻牛角尖式的创新，把拍月亮的工作还给天文望远镜了。手机摄像还是更应该专注用户的真实需求，让每个人在全场景、全时段都可以轻松实现跨越明暗的构图，创作出满意的影像作品。
为什么会有“主摄”这个概念?
要做到这一点，说起来容易做起来难。
影像本质中最不会随着技术的变革改变的，就是焦段。人眼的生物特性并不会随着时间而改变，尽管摄像工具不断拓展的焦段始终在赋予拍摄者新的创作视角，但拍摄者的眼睛和构图需求却相对恒定，往往不会因为一项纯粹技术的进步而“升级“。在摄影的历史中，好用的焦段往往相对固定，不会随着历史的进步而任意改变。

在广角、标准和长焦经典摄影焦段下的好作品
专业的相机可通过可变焦镜头来获得不同焦段，或通过更换镜头来改变焦段和取景范围，从未有过“主摄”的概念。但是智能手机由于要求体型的轻薄便携，无法承载变焦镜头庞大的尺寸，也无法更换摄像头。因此，手机提出了多摄像头解决方案，通过多个相互独立、具有不同焦段的镜头和传感器组合的互相补充，让手机拥有拓展焦段的能力。
手机多摄里程碑是2016年发布的iPhone7 Plus，当时除了搭载等效焦距28mm的广角镜头，还配备了一枚等效焦距56mm焦距的2倍镜头。如今，绝大部分的手机都已采用了多摄像头的搭配组合。产业咨询机构TrendForce公布的数据显示，全球多摄智能手机出货量占总出货量的比值，由2018年的37%提升至了2022年预估的90%。
通过多摄的组合，移动影像已经有能力覆盖了专业摄影的经典焦段。在2022年中国智能手机市场TOP5厂商发布的旗舰智能手机中，借助3~4颗摄像头，手机焦段已经实现了从13mm到90mm的覆盖。而且通过120倍甚至200倍的数码变焦能力，还能对超长焦的焦段实现覆盖。

行业中几乎所有旗舰机型的多摄像头模组中，不同摄像头能力存在很大差异，主摄和副摄的能力差距越来越大。仅以传感器感光能力来看，2016年的iPhone 7 Plus 的2倍摄像头是主摄的81%;而2022年的iPhone 14 Pro Max，3倍长焦的感光能力仅仅是主摄的17%左右。
必须给中长焦段摄像头足够的重视
目前，只有作为“主摄”的广角摄像头可以满足用户在有挑战拍摄环境下的需求，能提供更多构图选择的超广角和长焦摄像头的能力始终未能达到用户预期。但拥有最好画质的主摄，往往是专业摄影中不太容易创作的焦段(23mm-27mm焦段);更容易创作的中长焦段(50mm-135mm)始终没有得到手机厂商的足够重视。
在专业摄影中，50mm-135mm的中长焦段因为透视关系更接近人眼，虚化更加自然，构图更加便利，成为摄影中最常被使用的焦段。根据知名商业摄影网站Depositphotos对4400万张商业照片的统计，100mm、70mm与50mm成为专业摄影师最常用的3个焦段，而150mm以上的超长焦焦段由于适用题材主要为生态摄影、体育摄影等小众题材，最终无一上榜。
如我们前面所说的，目前手机长焦摄像头的发展已有跑偏的趋势，过于追求超长焦的极限能力。例如采用1/2英寸 48MP 传感器+ 22mm F4.1镜头的长焦，可以带来约5x的光学变焦，可以达到120mm的等效焦距。更有极限的长焦还会选择1/3.52英寸 10MP的传感器搭配27.2mm F4.9的镜头，10x的光学变焦甚至将等效焦距捅到了230mm。
服务于“极限远”拍摄的手机超长焦，往往都会导致传感器尺寸缩小、进光量不足。手机这时候为了保证更大的进光量，会关闭长焦摄像头，转而调用像素面积更大的1倍主摄拍摄后再进行数码变焦的裁切。一个很典型的尴尬局面就是，超长焦的手机能拍清楚天上的月亮，却拍不清月亮下的人像，解析力和画面清晰度甚至无法达到5年前手机主摄夜景模式的水平。
“不分昼夜，无论远近”，是近日OPPO发布全新影像旗舰 Find X6 系列时提出的口号，他们这次旨在突破以往手机多摄中区分主、次摄像头的传统。为了做到雨露均沾，Find X6 系列的广角、长焦、超广角三颗摄像头均采用大底传感器技术的光学设计，首次让手机三个焦段摄像头都拥有旗舰级光线捕捉性能。
具体来说，Find X6 系列在3X长焦摄像头(等效焦距 72mm)中采用 1/1.56 英寸Sony IMX890大底旗舰传感器，在此之前没有一款手机的长焦摄像头传感器大于1/2英寸。借助该传感器中央的1200万颗像素，还能输出物理裁切的6X长焦画面(等效焦距144mm)。此时这颗镜头还支持全分辨率的照片与4K视频摄制，OPPO称其“画面质量甚至可以超越传统的5倍光学定焦镜头”。
四合一后 2μm 的超大像素，是目前手机行业内潜望式远摄方案用过尺寸最大的 CMOS，搭配行业首个 F2.6 光圈的潜望式光学模组，提升手机长焦摄像头在暗光下的成像能力，在明光下的景深效果也更好。但同时采用大底传感器和大光圈，会带来更多因为光线衍射而产生的杂光。所以OPPO Find X6 系列在“遮光罩“的设计之外，还通过ALC超低反镀膜，将镜片反射率减小至0.2%左右，并且通过激光雾化消光处理，进一步消除结构杂光，带来更高纯净度的光线灌入。

传统直立式镜头组装工艺是由外到内地组装，由上图可见，Find X6的长焦镜头采用倒装工艺，从最接近传感器的镜片开始，由内至外地倒序组装镜片。这样能在满足高度的情况下，最大程度减小切边比例，增大透光面积，保证成像质量。这样做也有个缺点，就是成本增加了，为了将这颗目前最大的潜望长焦模组装进手机中，OPPO第一次引入MOC模组工艺，相比常规方案将整体模组高度降低0.26mm。此外，通过正面MOC+背面MOB的双重工艺对传感器的应力控制，可以实现89%的场曲优化，获得更高的图像质量。
此外，OPPO Find X6 Pro广角摄像头搭配一英寸传感器IMX989，1.6μm单像素尺寸在四合一后可达3.2μm，配备阿贝数81.6的非球面高透玻璃镜片、F1.8光圈以及 OIS 光学防抖;超广角摄像头也采用了 1/1.56 英寸的传感器，此外搭配自由曲面镜片与 F2.2 光圈，实现 110°视野的同时，最大限度地解决了畸变问题。

三个焦段的摄像头都拥有目前移动影像行业最大的感光面积，用OPPO 高级副总裁兼首席产品官刘作虎的话来说，就是“每一颗都够强，每一颗都不留遗憾。移动影像从多摄时代，进入了全主摄时代”。
“计算摄影”有人恨有人爱，但大势不可逆
AI算法的发展，让如今的移动摄影进入了计算摄影时代，虽然这让很多坚持传统的摄影师不屑——“AI优化出来的照片没有灵魂，手动调焦调光圈才是正道”。
但对于普通消费者来说，移动影像受限于手机结构和尺寸问题，无法突破光学物理条件的限制，自然无法达到专业相机所树立的影像品质标杆。计算摄影的出现和兴起，让摄影技术平平、也没有专业器材的他们也有了拍出具有“作品感”照片的机会。
其实过去几年，手机对计算摄影的应用陷于了对极限技术指标追求的误区，从看得清到算得清，到不断秀肌肉地追求极限暗、极限远、记录超越人眼所见。最典型的是手机拍摄“极夜模式”，通过对多帧画面的融合计算，能大幅度地提拉画面的亮度，但副作用就是光影和光影下材质的细节却会缺失，而这恰恰是一副好作品最重要的。

右边的照片是传统计算摄影对夜景的暴力提亮，追求让本来人眼都看不见的暗部显现不真实的亮度信息，同时将自然的太阳光线的衍射压缩到更小的空间，结果就是失去了左图中夕阳时刻最有魅力的明与暗的张力表现。
从OPPO Find X6 系列拍摄的照片效果来看(文章后面可见样张)，自然得几乎没有计算痕迹，但刘作虎表示，实际上每一次拍摄都需要传统的 10 倍以上的计算量。例如对光线的充分计算已被验证可以最大程度地超越二维平面的限制，还原三维世界的真实感受。
AI取代ISP，催生更先进的计算摄影架构
基于马里亚纳 MariSilicon X 影像专用 NPU 芯片与 4nm 移动平台，OPPO Find X6 系列通过超清画质引擎大幅提升画面清晰度，通过自然色彩引擎计算出色彩准确性和色彩表现力，并通过超光影图像引擎计算出被摄物体、光线、环境的光影关系，让原本只存在于三维世界的光线，首次照进二维照片。
ISP 计算方式在手机摄像应用中已经存在了十几年，其对降噪和色彩重建已经达到了极限。Find X6 系列的计算摄影架构进行了革新，在信息量最丰富的数字底片(RAW 数据)降噪计算中加入 AI 算法取代ISP，并将传统的单帧色彩重建算法重塑为多帧色彩重建算法，前置应用于数字底片。如此一来可提升 30% 的清晰度，实现 60% 的噪声减少。

这里展开细说一下，传统的的单帧色彩重建问题在于，RAW域的任何一个像点(photosite)只包含一个真实的采样值，而构成像素(R,G,B)的其它两个值需要从周围像点中预测得到。既然是预测，就一定会发生预测不准的情况，这是不可避免的，而预测不准的结果，本质上也是一种“噪声”。
Find X6系列的解决方案是，每次拍摄都会记录下多帧的RAW图像(重复记录多次原始信息)，多帧RAW图通过微小的位移差让每个像素位置都拥有R、G、B色彩的真实信息，而不再是靠猜测。
所有的影像链路都包括从RAW到RGB到YUV的转换链路，而每一次转换不仅会损失信息量，也会造成画面清晰度的损失。例如传统的影像通路从RAW域色彩重建之后，会在RGB或YUV域执行降噪(NR)的处理。在链路下游对已经“有损”的信息再做“净化”(降噪)，依然会残留很多杂质。
目前行业主流解决方案是将降噪(NR)前置在RAW域，对原始信息中的杂质进行过滤，但依然会经过单帧的色彩重建，导致信息量的损失，带来的结果就是画面清晰度提升，但解析力依然会有降低(比如画面中央清晰，但边缘模糊)。OPPO则用多帧保留原始信息的RAW 数据进行深度的融合计算，不仅将降噪的计算，以 AI 降噪的方式对每一帧数字底片进行处理，而且将多帧色彩重建的计算也前置在RAW 域，同步以 AI 的方式计算。
此前行业中一个典型的计算摄影错误使用，是拍摄人像时会错误地拉高人物面部的亮度，让人脸的亮度甚至和天空的亮度几乎一致，而这是自然的物理世界中本不存在的光影关系。被摄主体、环境和光线的客观的微妙关系，被仍不够高级的计算所破坏，自然的光线勾勒出的立体世界，被数码味的计算一刀切地击碎成扁平图形。

左图：其他手机拍摄;右图：OPPO Find X6 系列拍摄
每一张图片都包含光影信息，但在色调映射(Tone Mapping)转换过程中会被压缩损失正确的光影信息。色调映射的过程首先要根据当前的场景推算出场景的平均亮度，再根据这个平均亮度选取一个合适的亮度域，再将整个场景映射到这个亮度域得到正确的结果。
传统的计算摄影，通过色调映射将原始画面中的高亮区域和阴影区域向中等亮度方向压缩，造成的结果就是失去了画面原有的动态，而压缩后的动态又改变了被摄物、环境与光线之间的关系。

Find X6 系列的RAW域计算架构，采用信息最多、最纯净的原始数据执行色调映射计算，并且利用多帧RGB图像帧合成HDR，同步生成1200万的光子点矩阵信息(光影亮度信息)，因此可以更有参考性地映射出正确的光影关系。
拍摄样张
长焦非常适合用于人像拍摄，3X至6X的变焦正好覆盖经典摄影“黄金人像”焦段，透视关系符合人眼自然感受，能够最大程度地还原人脸的立体感。和使用传统广角拍摄人像相比，超光感长焦可以更明确地突出人物主体在背景空间中的存在，极大地降低了用户拍摄人像时构图的难度。
以下是一些Find X6拍摄的样张，供各位摄影爱好者品鉴。

OPPO Find X6 Pro 超光感潜望长焦样张

OPPO Find X6 Pro 3倍长焦对比样张

OPPO Find X6 Pro 6倍长焦拍摄样张
Find X6 系列的超光感潜望长焦还集成了悬浮棱镜防抖和特征辅助对齐算法，实现了42% 的最大防抖范围。利用传感器 2x2 OCL 全像素全向对焦的特性，结合马里亚纳®️ MariSilicon X 芯片对 OPPO 自研的自动对焦算法的高速计算，长焦对焦速度与准确性大幅提升。通过定制化的马达，还可以实现最近25cm 的长焦近景特写。

OPPO Find X6 Pro 超光感长焦特写样张

OPPO Find X6 Pro 一英寸大底广角样张

OPPO Find X6 Pro 自由曲面超广角样张
基于三主摄与超光影图像引擎，Find X6 系列还升级了哈苏人像模式。利用计算摄影技术，分别通过一英寸广角摄像头和超光感潜望长焦摄像头，实现对哈苏 XCD30 和 XCD80 经典光学摄像头的虚化效果模拟。

哈苏人像模式样张
得益于对哈苏实际光学特性及背景虚化风格的模拟，哈苏人像模式带来超出当前手机水平的自然景深和自然过渡的效果。影像计算让Find X6 系列可以更精准地分离人像与背景，无论是被风吹起的头发，还是握持咖啡杯的手，都可以得到精准计算结果。

哈苏人像模式样张
哈苏人像效果配合超光感潜望摄像头的大进光量和3倍变焦，也改变了传统手机人像拍摄的体验，即使在暗光环境下也可以用适合人像作品构图的焦段，在计算摄影的加持下，哈苏人像模式同样可以拍摄宠物、美食等对象。

哈苏人像模式样张
影像仍是旗舰手机主战场
据 IDC 最新报告显示，影像仍然是 2023 年旗舰手机的主要竞争赛道，并进一步预测：

大底传感器将成为旗舰影像的主流配置;
长焦拍摄能力的提高将是旗舰影像的发力点：从拍得远到拍得好，长焦拍摄的全场景体验更为重要，而暗光长焦的突破将很大程度解决目前长焦在很多场景下使用效果不佳的局限性;
影像硬件的趋同更考量各品牌在算法上的对决，包括自研影像芯片与操作系统的融合适配与全链路 AI 算法能力。

当前手机行业仍然有很多用户痛点没有被解决，比如影像、连接、智能化等。暗光环境下拍照，仍然有很多需求未被满足，手机行业创新还远未看到天花板。同样，在疫情过后，全球经济正加速复苏，这也给低迷了近5年的手机市场带来了希望。根据IDC预测，2023年至2027年，全球和中国智能手机出货量都将显著增长，2027年全球出货量将达到13.71亿部。
Counterpoint、CINNO Research、Canalys等多家权威分析师机构也都指向了一个相同的结论——手机行业还远远没有到达“天花板”，未来仍然有广阔空间，而2023年或将成为手机市场回暖的关键拐点。笔者认为，具备高端影像能力产品将是市场复苏的核心推动力，而折叠屏等新形态产品也将开拓全新机会点。
作者：刘于苇电子工程专辑副主分析师

END

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