為何iPhone7P長焦鏡頭低光條件下不工作

  今年 iPhone 7 Plus 的雙攝像頭升級是 iPhone 問世以來在攝像頭方面最大的一次飛躍。iPhone 7 的 28 毫米廣角鏡頭現在配備瞭 f/1.8 的光圈,這讓進入傳感器的光線量直接增加瞭 50%。而另一個 56 毫米的長焦鏡頭則在改進圖像質量方面有著數不清的應用。這兩個鏡頭既可以同時工作,也可以單獨工作,總之都是為瞭給用戶帶來最好的照片。想要拍一張風景圖?想要在陽光下拍一張人物特寫圖?還想要在陰涼處拍一張人物特寫?所有這些都是通過對這個攝像頭系統加以不同的組合利用方可實現。

  我們實話實說:蘋果原本的目的就是要將它設計成一個系統的,讓其與相機應用互相配合使用,以最大程度彌補智能手機攝像頭拍照存在的問題。智能手機攝像頭尺寸隻有 DSLR 或者專業攝像機的 1/5,所以拍出來的照片肯定存在不足和析光差等。比如上圖都是是在相機應用的“2x”設置模式下拍攝的,而隻有其中一張是鏡頭在拍攝的過程中使用瞭長焦鏡頭,你能看出來是哪一張嗎?

  那是因為 iPhone 7 Plus 中的長焦鏡頭並不是一個真正獨立的鏡頭。有瞭這個鏡頭,用戶在明亮的光線條件下確實能夠拍出非常好看的照片,細節非常豐富。如果你不經常用相機應用在光線比較明亮的場景下拍攝照片的話,那麼可能你使用到長焦鏡頭的時候並不是很多。

  這是為何?

  你使用 iPhone 拍攝照片的時候,圖像信號處理器ISP就會執行幾十億運算以生成盡可能好的圖像。這其中包括自動設置雙攝像頭系統的快門速度、ISO、曝光和色溫等。下圖就是iPhone 7 Plus長焦鏡頭在2x模式下拍攝後直接從相機應用導出的照片。

  iPhone 7 Plus的多攝像頭系統其實給圖像信號處理器帶來瞭另外一個問題:到底該使用哪個鏡頭來拍攝?以前 iPhone 隻有一個鏡頭,圖像信號處理器就不用做這麼一道選擇題,但是現在相機應用有的選瞭,它可以選擇使用次級鏡頭和傳感器來拍攝出更好的照片。

  圖像信號處理器會根據光線、對焦比例等條件自行確定是否應該同時使用兩個鏡頭來拍攝,或者僅使用廣角鏡頭或單獨使用長焦鏡頭來拍攝。處理器的選擇一般不會有問題,所以用戶無需擔心。

  但是因此如果你想使用長焦鏡頭來拍攝,那麼僅僅點擊相機應用中的 2x 按鍵是不行的:圖像信號處理器才是決定是否應該同時使用兩個鏡頭或者使用廣角鏡頭的一方,決定權不在用戶的手上。

  背後的技術

  iPhone 7 Plus上的廣角鏡頭和傳感器在很多方面都和前代 iPhone 的相同,它有 3.99mm 的取景框架,可數字放大 10 倍,1/3.06 英寸傳感器。

  這個廣角鏡頭中的新變化就是光圈從 f/2.2 變成瞭 f/1.8。光圈大小直接影響到進光量,數字越小,進光量越大,光線越多,你在昏暗的房間或者夜間拍攝時就能有更好的成像效果。另外廣角鏡頭支持光學成像穩定,這樣低光下的照片拍攝和視頻錄制將能有更好的體驗。它的最近調焦距離也比長焦鏡頭的更短(這樣用戶拍攝時可以更靠近物體,不會影響聚焦,對於微距攝影來說這是再好不過的瞭)。

  今年 iPhone 7 獨享長焦鏡頭和傳感器:它配備瞭一個 6.6mm 的鏡頭,非常適合用於拍攝肖像照和特寫。不過它的規格和主鏡頭——廣角鏡頭不一樣,並沒有那麼高。長焦鏡頭的光圈為 f/2.8,沒有光學成像穩定,傳感器也比較小,為1/3.6 英寸。但是也不得不承認在 iPhone 這麼薄的機身中,蘋果還能夠有辦法把長焦鏡頭裝進去,其實也是非常厲害的。而且還要在擁擠的機身內部為多出來的OIS系統或更好的光圈擠出空間,這也一個很大的挑戰。

  隻要有可能,蘋果都會讓兩個鏡頭和傳感器同時工作,同時拍攝照片,以相互彌補不足,從而拍出更好的照片。廣角鏡頭更善於聚焦?是的。長焦鏡頭的曝光和光平衡更好?沒錯。這是對 iPhone 圖像信號處理器的工作(每毫秒進行數十億次計算)進行的最簡單精辟的概括。

  iPhone長焦鏡頭的限制

  可惜當拍攝 2x 照片時,長焦鏡頭硬件本身的限制會讓用戶無法在低光條件下拍攝出效果比較好的照片——這時候就需要 iPhone 的軟件來發揮作用。

  在發現這個問題之前有用戶非常奇怪,為什麼在餐廳裡用iPhone 7 Plus拍攝照片時,長焦鏡頭的圖像看起來和以前的 iPhone 拍出來的照片沒有什麼區別,但是看過元數據之後就明白瞭:他拍攝的照片其實是用廣角鏡頭數字變焦2x拍出來的。

  起初這名用戶以為是操作錯誤,但是經過反復的測試之後他證實瞭自己的疑問:相機應用在低光條件下時,長焦鏡頭會將控制權交給廣角鏡頭。你自己想測試也可以,把手指放到廣角鏡頭上,進入 2x 模式:如果你的拍攝地點光線比較亮,那麼拍出的照片和平常沒什麼區別。如果你所謂的位置光線比怎麼好,那麼你可能看到拍出的圖像上就是黑乎乎的一片,而那一片其實是你的手指。

  如上文所說,使用哪個鏡頭來拍攝這取決於圖像信號處理器。用戶在拍攝照片時,它就會先“看”過兩個鏡頭可能生成的圖片然後再做決定,是單獨使用廣角鏡頭或單獨使用長焦鏡頭,或者將兩個鏡頭的成像結合在一起最好。

  而在低光條件下,圖像信號處理器則認定光圈 f/2.8的長焦鏡頭因為沒有穩定技術,而且傳感器比較小,能夠拍出的照片不如廣角鏡頭的好,所以選擇瞭使用廣角鏡頭。圖像信號處理器的這個決定應該是沒錯的:用戶測試使用 ProCamera 來拍攝,1/13 快門速度,廣角 2x 和長焦,結果如圖(左邊是廣角鏡頭拍攝效果)。

  相比之下,它的焦點更加清晰,這有一部分原因是長焦鏡頭需要的最近調焦距離比廣角鏡頭的長。即使拍攝的時候用戶已經試過調整距離,但最終得到的結果並不理想。

  結語

  此文並不是討論長焦鏡頭是否有用。在光線充足的條件下,有瞭長焦鏡頭,我們確實可以排除非常好的照片,即使你不是直接在 2x 模式下拍照,長焦鏡頭也會協助廣角鏡頭給你拍出更好的圖片。測試之後用戶認為對於使用相機應用或者其他社交媒體應用來拍照的一般用戶來說,這沒有多大的意義。iPhone 的圖像信號處理器會選擇它認為最好的工具來給你拍出最好的照片。和 Instagram 以前的正方形格式一樣,2x 模式能讓用戶以一個不同方式去合成他們的照片。

  如果你喜歡使用長焦鏡頭來拍照,你可以嘗試使用同時支持兩個鏡頭的第三方——蘋果提供 API 就是因為這個原因。像 RAW 和手動相機調整,這些特性是為那些剛接觸攝影的人準備的,對於那些想要拍出好照片的人來說,他們的重點可能放在其他方面。但是蘋果的圖像信號處理器是正確的:低光條件下用長焦鏡頭你是拍不出好圖片的。沒有圖像信號處理器,而且光圈又這麼小,它就不具備這個功能。目前如果你想嘗試使用第三方應用使用長焦鏡頭拍攝,那麼你最好到光線比較明亮的地方拍攝,或者使用穩定器之類的工具。

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