最近看了几场手机发布会,发现讲到手机拍照效果的时候,总喜欢搬出 DxOMark MOBILE 的评分。
说起 DxOMark ,可能关注相机领域的朋友会有印象,属于世界上知名的相机性能检测机构。在业内与德国的 IE 公司和美国的 Imatest 并称相机检测的三驾马车。不过其此前专注于相机传感器和镜头的测试、评分和排行,也是近几年才新增了手机摄像头测试栏目。有测试就有分数,得出了分数就有排行榜。
根据 DxOMark 公布出来的信息,每款手机摄像头都会在其自有的评价体系里面去评估,得出相应的分数,再根据评分算法去算出每款手机的最终得分。
那究竟 DxOMark 对手机拍照性能做了哪些测试分析?我们一个一个测试项来看。
1、曝光和对比度
2、色彩
3、细节与噪点
4、自动对焦
5、各类现象
6、闪光灯
7、变焦
8、双摄虚化
曝光和对比度(包括动态范围、曝光准确度和对比度)
曝光,指的是通过镜头到达感光元件上的光量,通常由快门、光圈和感光元件的感光度来决定。与曝光息息相关的,还有动态范围和曝光精准度。曝光精准度容易理解,看 ISO 的实测数值和机身标注数值是否匹配,由此来看它的 ISO 准不准,是否存在过欠曝情况。
但作为普通消费者,我想你更想知道的是曝光精准度会对照片有什么影响。
举个简单粗暴的例子,曝光不准可能会出现像左边这样欠曝的情况。
至于动态范围,这个概念有点绕,单看字面意思也比较难理解,毕竟这是从英文 Dynamic range 翻译过来的,很多术语翻译成中文总有些怪怪的。通俗地讲,动态范围就是手机摄像头能够分辨出来最白至最黑的范围。
测试标板类似于墙上那块,用来测试手机摄像头的动态范围。人眼的宽容度是很高的,所以你可以清晰分辨这 20 个亮度块,手机摄像头可没我们人眼那么厉害。
对比度。业内一般使用黑白相间的色块来进行测试,类似下面这种。
但是这个测试方法有个弊端,对比度很容易通过算法去加强,并不能真实地反映摄像头本身的性能。
色彩
包括饱和度,色调,白平衡准确度,局部偏色。
这里的饱和度跟我们平常说的不太一样,等于是色彩深度(Color Depth),是计算机图形学领域表示在点阵图或者视频帧缓冲区中储存1像素的颜色所用的位数,它也称为 位/像素(bpp)。色彩深度越高,可用的颜色就越多。
说句大俗话,能还原出 20 种红色的相机就是比只能还原出 10 种红色的相机牛“哔”。
色调,说到色调,就要引入一个名叫 CIE LCH 色彩空间的概念了。这个色彩空间主要是IEEE 协会制定,用来量化色彩差异的一个标准。它是用来干什么的?举个简单的例子,深红色、红色、浅红色,差异大吗?答案肯定是大,那么大多少呢?很难说出来吧。CIE LCH 色彩空间概念就是解决这个大多少的问题的。
图中的 h 就是表示色调,色盘平面红绿蓝意味着不同的方向,跟时钟指针一样,转到不同的角度意味着不同的颜色。每个不同的颜色都有一个空间坐标,这样就好计算了。
白平衡与白平衡准确度,这个比较好理解,就是摄像头还原白色是否准确。而说到白平衡,就不得不提一个概念:色温,定量地用开尔文温度(K)来表示色彩。正午晴空时的色温大概在 6000K 左右,阴天或者室内的色温大概在 3200K 左右,黄昏时候的色温大概在 2800K 左右。我们只需简单了解,色温越高,感觉越冷,色温越低,感觉越暖。
因为人眼的适应性,我们在不同色温环境的时候都能快速而准确地转换,而摄像头并没有人眼这么智能,它需要白平衡来告诉它当前是什么环境,才可以准确还原各种颜色。所以说白平衡是个很重要的参数,如果一款手机摄像头白平衡不够准确,你想象一下,明明拍的是湛蓝的天空,出来的照片却像黄昏。那不用想它色彩也不会好到哪里去。
局部偏色
局部偏色,也就是常说的 Color Shading ,主要是由镜头周边的入射角度不同导致的颜色偏差,这种情况通常在一些低端的手机会出现。
现在的镜头质量比起之前有很大提升,很少会出现这种情况,即使有这种情况出现,也可以通过 TSF 补偿来解决。
细节与噪点
现在的手机拍照效果,各厂家都没有较大的差异了,得益于高通和 MTK 的鼎力支持,大家都采用同样的平台,同样的基础调教方法,大体上已经很难分出胜负了。唯一可以拉开差距的地方,就是细节处理了。
给大家看一张测试图。
这张图的名字叫做枯叶图,主要是为了考察 denoise 算法平衡噪点和图像细节的能力。它上面密布着大量类似枯萎叶子表面纹路一样的图案。我们人眼都很难分辨出上面的细节纹理,更别说手机摄像头了。
为什么单反相机拍出来的照片就是感觉细腻,而手机摄像头拍出来的就相对比较粗糙,就是输在细节还原上,给你们看两张照片对比一下。
左边的是 iPhone 7 Plus 拍摄的枯叶图,右边是单反相机拍摄的枯叶图。可以看到 iPhone 拍出来的照片很粗糙,完全不及单反相机拍摄的那么细腻。
自动对焦
对焦的速度与准确度决定着手机摄像头能否快速拍出好的照片。如果对焦的速度慢,可能你就拍不了正在采蜜的蝴蝶了,没等你对焦完它就跑了,多尴尬。
手机常用的对焦方法目前有三种,第一是反差对焦,也是最基本的对焦方法。第二是相位对焦,相对来说比较快。第三是激光对焦,虽然对焦速度快,但也有场景限制。由于相位对焦对环境光线依赖较大,所以手机一般都是在光线良好的情况下使用相位对焦,光线不佳使用反差对焦。至于激光对焦,由于需要增加激光发射模块,故较少手机采用此方式。
对焦速度的测试也挺简单了,可以用专门的跑马灯灯箱测试;技术流的就读取相机 APP 的 log 文件;粗暴流的就用个高速相机录制一下拍照的过程,然后再一帧一帧地回放就好了。至于准确度测试,固定测试场景拍个百来张,就可以统计出来了。
各类现象
包括畸变,暗角、色差,眩光,鬼影,摩尔纹现象。在测试的时候通常是针对特定场景拍摄大量的照片,查看照片里面是否出现上述的现象。我们来看看类似的问题图片就一目了然了。
畸变
暗角
眩光
这里想多说一句,畸变、暗角和眩光利用得好,是可以作为艺术创作的,很多后期的软件都有加相似的功能。但如果你的手机摄像头拍什么类型的照片都有这样的问题,建议你还是退了它吧。
摩尔纹主要感光元件出现的高频干扰的条纹,表现形式就如下图。
闪光灯
闪光灯测试比较简单,就是查看在黑暗环境下开启闪光灯拍照图片效果是否正常。同样也是需要观察曝光、锐度、色彩、细节和噪点等测试项。
变焦
变焦又分为光学变焦和数码变焦。光学变焦就像单反一样,通过移动镜片组进行变焦,画质没损失。而目前很多手机宣称采用的光学变焦,其实是切换为长焦镜头来达到变焦的效果。有些宣称 2 倍光学变焦的,其实也是通过四舍五入的计算方式得出来的,这里面的道道我们就不深究了。
手机内部的空间也是寸土寸金,如果要塞进去一个可移动的镜片组,那手机得多厚啊。当然,也有人想出了折中的办法,采用潜望式镜片组设计,其中一个著名的代表就是华硕 Zenfone zoom 。
还有一个是数码变焦,很容易分辨。如果推荐只有一个摄像头的手机给你说光学无损变焦,那就是扯淡。目前宣传的无损变焦,大多数是通过多帧合成的方式实现的,也有诸多缺点。比如拍照时间长,稍微一抖动照片就糊了,拍摄运动物体有重影等。
变焦测试如同字面意思,测试手机摄像头在其支持的变焦范围内拍摄图片的效果,一般情况下只需要关注锐度即可。
看看 DxO 测试变焦的图片:
双摄虚化
现在的手机市场,没有双摄都不好意思叫拍照手机了,双摄确实是手机摄像头领域的一个大的创新。目前双摄虚化没有对应的客观测试,只能靠主观来评价。主要看对高频边缘的识别能力,如头发丝,叶片轮廓等等。想要达到单反相机那种主体细腻,背景光斑自然的效果,还得靠软件算法来解决。
测试方法也很简单,就是大量的样片。
以上的测试项目基本上可以涵盖手机摄像头的测试了,各个方面的性能都能够测试到。通过大量的测试,得出客观数据与主观评价就可代入设定好的评分体系。DxOMark 的评价体系是否公平我们不去讨论。就像我们考试做题不会去质疑试卷对我们是否公平一样,我们只需要知道这套试题考的会是什么就好了。至于考多少分,就看各自的能力了。