卡片机是什么传感器(卡片机的传感器和手机比较)

传感器数字时代的胶片

相机的基础,跟过去一样,都是通过镜头折射光线,聚焦到感光元件上,过去是胶片通过化学变化记录下光线信息,现在是通过感光元件进行光电转换,把光信息转换成数字信息,经过一系列的处理,最终转换成我们眼中的图片。

卡片机是什么传感器(卡片机的传感器和手机比较)这就是数字时代的胶片

所以,数码相片的最终效果跟镜头,传感器,以及处理阶段的各个步骤都息息相关,和音乐是一个道理,尤其是 HIFI,每一个地方的调试不同,都会产生不同的声音,大到文件本身,小到电路线材。所以这些年来,手机厂商在相机上下功夫困难重重也是有理可循的,即便大家都用一样的传感器,成像效果也会大有不同。

所以为什么索尼手机在成像方面有得天独厚的优势,也就可以看出来了,毕竟索尼具有世界一流的成像方面的经验,这是别的厂商,包括同样有相机生产线的三星也无法比拟的。接下来我也会浅显地分析一下这些内容,避开噱头看实际。

数字传感器也分很多种,较为传统的是 CCD,现在大都是 CMOS,各有优劣,这里不做赘述,就说比较大众的 CMOS,简单的来说 CMOS 占据半壁江山的原因是其成本较低,制造相对方便等等。

CMOS 的优劣又在于一些技术细节,同时 “随着时代发展越来越好”。关于生产厂商的问题,因为传感器的技术相对垄断,现在不管是手机还是专业相机,索尼的传感器都相当有地位,剩下的还有佳能等几个拥有自主研发能力的公司。

事实上手机上的传感器现在已经发展到一定高度,不管是像素,还是其它方面都已经相当不错,不同的厂商有不同的倾向性,会根据他们的需要做出一些定制,但是这些定制是否像广告里那样有效,就不好说了。

先为下文做一个铺垫,传感器还有一个关键细节就是大小。我们现在使用的单反、微单,比较起普通的卡片机、手机最大也是最明显的优势就是传感器的尺寸。而在专业相机界,传感器的大小也是区分定位的重要指标,用最简单的价格区分,aps-c 画幅几千,全画幅(也就是经典的 135 系统胶片大小的传感器)万元起价,至于中画幅,请准备好一辆车的钱(传感器越大,制造难度越大,成本越高)。

下面大家可以看一个表格,这是市面上常有的各类相机、手机的传感器尺寸。

手机、不少卡片机上使用的传感器,大多是上表格的最后一项,也就是 1/3 英寸大小的传感器,比较一下感光面积,最常见的 APS-C 画幅相机感光面积足足是手机的 21 倍,全画幅更甚,将近 51 倍。

那么简单的逻辑推理一下,同样像素数的情况下,小底的像素点势必会更拥挤,面积更小,而大的传感器更有利于感光时的效果,具体体现之一就是同样曝光情况下,大底传感器暗部情况下会有更少的噪点,同样,各个方面的指标会好上不少,而后面的转换系数问题,除单反等较专业的相机使用者外,无需在意,这里推荐一下 CamLogic 相机逻辑(优酷)的视频,他们有一个相当浅显易懂的介绍。

手机选择小的传感器当然是无奈之举,手机越做越薄,大底是绝对的累赘。 这个时候,为了避免“同质化”,举两个最明显的例子,HTC ONE 和 NOKIA LUMIA1020 就采取了两个不同的发展方向。

HTC推行的“Ultra Pixel”是缩小像素数量,以求达到更大的子像素面积来得到更好的画质,属于牺牲像素(分辨率)换取画质的一派。

NOKIA则是完全相反, “Pure View”追求极致的像素,达到了相当相当高的水平,号称 4100 万像素(相机模块不得不变大也造就了1020 的“奥利奥”设计),实际使用虽然有削减,但是在手机界甚至是相机界也难有匹敌者。然而这对手机处理能力的要求、软件上的优化需求也变得相当大。这两者的结果,看看 ZEALER 的评测你就知道了。

还有一种“奇葩中的奇葩”,代表为 HTC M8 EYE 和华为荣耀 6 PLUS,它们纷纷采用了比较新奇的双摄像头的设计。不同于很多年前的 HTC EVO 3D 搭载双摄像头是为了拍出 3D 照片(突然发现火腿肠还挺爱在相机上创新的),这两款手机的双摄像头的主要特点是都一定程度提高了弱光表现(尤其是荣耀 6 plus 得益于这个设计,获得了“两倍的进光量”),还有更加逼真的“先拍照后对焦”效果,通过记录下距离信息来模拟景深,达到二次对焦的效果(目前真正在物理上做到这一点的还是 Lytro 光场相机),虽然荣耀 6 plus 的技术细节跟m8稍有不同,各有千秋,但是归为一个大的思路是可以的,那就是虽然厚度没办法增加,我再叠一个镜头(但不是简单的 1 1=2),通过相互弥补,能力叠加等等,来达到更好的效果,确实比较有新意。

现在的手机传感器的发展是一片欣欣向荣,索尼每当推出一个新的高端传感器自然有一众厂商买单,并将其作为傲视群雄的资本之一。但是(个人观点),我认为手机的相机并没有必要在像素上追求极致,因为现在单纯画质上手机干掉卡片机已是趋势,干掉单反,说白了,你还太嫩。真正重要的是跟日常生活息息相关的使用体验,例如启动速度,准确的白平衡(别让普通用户为拍出偏色的图片懊恼),迅速而准确的对焦,除非你能做到画质好和体验也棒,否则牺牲体验去追求画质是没有意义的。这时候 iPhone 一直使用的 800w 像素就是一个很好的例子,不追求高像素,默默做“最好用的 800w”。

所以,时至今日,你应该纠结的不再是手机是不是只有 800 万甚至是 400 万像素,这在我们这个照片碎片化的时代,除非你有特殊要求之外,做简单的分享、生活记录已经是足够了的。更重要的是你能不能用最简单、最快的方式拍出最省心的相片,能不能让你拍出不让妹子吐槽“怎么把我拍的那么难看”(抛开技术问题)色正干净的图片,至于各家死磕的夜间成像,平心问一句,晚上真的是手机拍照的主战场吗?看的顺心,我就满足了。

镜头永恒不变的相机组件

前面也有提到,镜头是折射光线,使光线聚焦到传感器上的重要组件,它不可或缺,所以永恒存在(不过未来科技谁知道呢)。它们可不仅仅是我们表面上看起来的几块简单的玻璃,镜头在镜组搭配,设计,工艺,材料,镀膜等等方面都有很深的学问,这也是相机镜头价格居高不下的原因之一,这里主要是普及一下一些镜头方面一些的基础知识,同样,涵盖相机与手机。

光学防抖

我先从最近沸沸扬扬的光学防抖说起,光学防抖有两种,一是通过移动镜片来补偿抖动产生的“模糊”;二是把防抖做在传感器上,移动传感器来补偿抖动。后者手机上暂时无法实现,目前相机上也是只有奥林巴斯和索尼掌握了相关技术,所以我们这里只说第一点。

镜组光学防抖基本原理

直接做在传感器上的防抖

光学防抖最早当然是在专业相机上出现,已经存在了相当长的时间,并不是什么新奇技术。但是在手机小小的相机模块上使用,各种技术难度也相应提高,所以也是这几年才渐渐兴起的。光学防抖在相机上的价值主要是手持镜头的时候体现,它让用户能使用更低的快门速度而减少因抖动带来的问题,同理,手机上光学防抖的价值类似,但我认为主要价值体现在夜景和视频拍摄上,光学防抖能让厂商大胆的使用更低的快门速度,提升夜景拍摄时曝光时间,减少画面噪点,提高画质,也能让用户拍出更加稳定的视频。要知道,手机使用过程中,一点点抖动在实际画面上都会更明显,所以光学防抖在手机上的出现是好事,损失一点点边缘画质(其实也还好),换来画面上的稳定,还是很有价值的。

光圈

光圈,简单的形容就是镜头的通光口径,有一个计算的公式,这里不赘述,数据上就是光圈的数值,例如“ f1.8 ”里面的数字越小,代表这个通光口径越大。光圈的作用具体体现有二,一是同等曝光时间下传感器的感光量,即可以说大光圈下画面亮度会提升,所以这也是手机“夜景之战”中的一环;二是同等实际焦距(可以理解为相同镜头,相同传感器大小,相同画面内容,同样的对焦物体)的情况下,更大的光圈,会带来更大的背景虚化效果(在相机界,这叫“景深”,景深越浅,意味着虚化越强)。

实际上,手机的实际焦距都比较短,所以虚化这方面,在手机上f2.0还是 f1.8 放在手机上虚化的效果区别还真不是特别大,而事实上如果在相机镜头上来说,不管是 2.0 还是 1.8 都是比较大的光圈了,而普通的镜头,例如佳能的 18-35 mm 的镜头,光圈的参数为 f3.5~5.6(这属于入门级的镜头),但论虚化效果却比手机上要更好。但是在相机上如果光圈到了 f1.8 甚至更低(例如佳能 50mm f1.2/l),虚化效果就相当可观了,所以追求“虚化”的同学们大可忽略手机厂商的吹嘘,实际上在手机虚化能力上影响更为明显的反而是最近对焦距离,因为离被对焦物越近,虚化效果也越强。

同时,光圈更大,对于相机在夜晚的发挥也是极大的助力。这点在手机上或许反而没那么明显,放在相机上那可是天差地别,例如同样曝光时间,f1.4 可以非常亮,f4.0 可能还偏暗。更大光圈在手机夜景方面的好处也是一样,和光学防抖相反,它可以让厂商在让手机获得同样曝光量的同时,减小快门速度,让用户告别夜景拍摄“等半天”(快门速度低)才拍一张的窘境。但是,光圈大并不是没有弊端,如果设计不到位,大光圈对于画质的影响也是显而易见的(尤其是手机光圈是恒定不可调的)

眩光/鬼影/素质

眩光鬼影、镜头分辨率的问题就是光学镜组实打实的实力了。光线在进入镜组后,在镜间也会产生光线反射,也就导致一些意外的情况,解决方案是镀膜等等,光线在镜片间传导,也会产生衰减等情况,因为我不是特别了解技术细节,这里就不不懂装懂啦,而这反而是相机最难控制的一环之一,因为光线,太调皮了。所以每一台手机镜组的实力是比较难以比较的,只能看实际效果,这也是众多手机厂商需要暗中使力的一环,要有进步,投资是必然的。

iSight 的名号已经宣扬多年,苹果品质值得信赖

除此之外还有诺基亚多年沿袭的“卡尔蔡司”认证以及 OPPO N3 获得的施耐德认证都代表了镜组的品质

至于相机的镜头选择方面,有追求的爱好者们,切忌贪图便宜,贪图大范围变焦。同时,要最好的画质还是选定焦镜头,要好的变焦必然要多花点成本,镜头,可真不是应该省钱的一环,有的时候,一颗更好的镜头甚至比更好的相机来的有价值。买镜头少不了看评测,不过就像手机一样,直到真正放在手上的时候,你才能真正体验到它的优劣,能试用,就千万不要错过那个机会。总的来说,画质为王。

最后一些其他的知识 白平衡可以理解为画面色调,相机要还原人眼看到的画面是要通过一系列处理的,白平衡就是其中一环,白平衡不准,黄昏可以变清晨,清晨,也可以变黄昏。快门速度即曝光时间,实际上每一张相片的曝光只是一瞬间(长曝光除外),例如 1/125s,越长时间曝光,传感器感光量越多,画面自然越亮,反之亦然,快门速度还有一些比较有趣的玩法,例如“摇拍”“星轨”等等,有兴趣的朋友可以了解。ISOISO 的意思是感光度,胶片时代,ISO 是胶片的物理性质,而数码时代,ISO 可以表示“传感器的灵敏度”,高 ISO 会让画面更明亮,但弊端也很明显,就是会因为像素之间的杂讯导致的噪点(体现为图片上五颜六色的不规则奇怪斑点)更明显,画面纯净度会降低,ISO 越高,影响越大。通常为了提高画面亮度,很多手机、相机都会用软件算法的方式把噪点给后期处理掉,如果这个处理做的不好,就会有“涂抹感”,属于牺牲画面细节换取纯净度的做法,如果处理做的好,人民群众就喜闻乐见了。RAW格式“raw”是英文单词,意为生肉,在相机上,就是指最原始的,传感器记录到的数字信息,是未经过算法等等处理的污染的原始文件。RAW 文件的优势是其保有的信息量大,所以有利于我们人工的后期处理,常用的处理软件就是 PS、Light Room 啦。EXIF信息就是一张相片的“三围”,包含一张相片的所有曝光参数。相位对焦相位对焦是对焦方式的一种,是结合硬件与算法的对焦方式,把对焦传感器混合入传感器之中,是一种非常实用有效的对焦方式,对提升对焦速度有非常有帮助,看看 iPhone 6 还有 S5(相机代表有索尼 A6000)的表现吧,快准狠,相信在接下来的几年内,这种技术会在手机、相机上慢慢普及,前景是很好的。连拍速度这个在手机上主要是处理器等等元件处理能力的限制,现在各类手机的平均连拍速度都已经很高,很多都达到了近乎 10 张/秒的速度(当然原因也是手机相机快门较为简单),而在相机上,这跟快门马达、相机缓存、传感器通道等等都有关系,不能简单做比较,所以目前单反里面连拍最快的也是差不多 10 张/秒(例如 7D2),要知道,如果是全画幅相机(尼康 D4S)能做到这样的连拍速度已经很惊人了,不是专业拍运动的话,选择相机的时候,连拍并不是什么很重要的参数。慢动作摄像这也是非常受到硬件制约的一个功能,所以现在才慢慢出现在手机上,我认为这个功能非常有趣,它可以为我们生活中一些微创作带来很多新的方式。其中,诸如“120FPS”指的是什么意思呢?FPS 指的是每秒的帧数(视频可以看作很多图片串联起来播放,一帧就是一张图),我们人类呢,能够分辨的上限大概是 60FPS ,也就是每秒 60 幅图像,所以视频还有一些其他的领域有 60FPS 我们看起来就非常流畅了(所以游戏的 FPS 最好能达到于 60,当然,越高越好),120FPS 的效果就是把我们人看到的一秒变成流畅的两秒,240FPS 可以一秒变四秒,以此类推,所以“慢动作”就这样出现了,而那些把 60FPS 变成 30FPS 的,充其量是“冒充”慢动作。

总结

从以上几点可见,要得到一张好的照片,我们需要的不仅仅是好的传感器、好的镜组、好的处理元件,还有很多软件方面的优化,所以要相机做好,难度还是不小的。我写这篇简单的知识普及,一方面是说一些自己对目前手机的相机的看法,另一方面是扫盲,让大家更了解手里的相机、手机,拒绝厂商忽悠消费者的“卖拐”行为,希望能给大家带来帮助。

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