相机图像传感器参数及其对成像的影响分析

图像传感器规格、ISP、防抖、光圈、镜头和软件算法等,都是决定手机成像效果的因素。其中,图像传感器只能决定手机拍照性能的上、下限,最终拍照能力具体落在什么高度还要看算法。

  手机相机系统由镜头、传感器、光圈和ISP(图像信号处理器,一般集成在SoC中)等部件构成,结合软件算法,这几点的优劣基本决定一部手机的拍照性能。在硬件方面,由于体积和成本限制,手机的镜头和光圈并玩不出什么花样,所以传感器的重要性就更加突出。

  目前,出于成本、产品定位和外形设计(摄像头突起)的考虑,手机厂商会在不同机型上使用不同的图像传感器。平时,主流图像传感器的参数,参数对成像的影响,这些都是用户的兴趣关注点。简单来说,有效像素、传感器尺寸和(等效)单位像素尺寸是手机相机传感器的核心参数。

相机图像传感器参数及其对成像的影响分析

传感器大小决定了有多少光被捕捉,资料图

  传感器尺寸

  如果忽略软件算法和其它因素,传感器尺寸越大越好。因为传感器大小决定了有多少光被捕捉。拍照时,传感器上每一个像素都纪录“光信息”,传感器尺寸大意味着更丰富的信息。这也就意味着“大底”传感器能带来更高的动态范围、更广的ISO范围和更少的噪点。直接表现就是明暗条件复杂场景下更好的曝光和细节还原,以及暗光环境下更好的曝光和噪点控制。能在暗光和明暗条件复杂场景下表现优秀的话,手机在其它场景下的表现也不会差。

  此外,在其它参数和拍摄条件(距离)一致的情况下,传感器尺寸越大,越能实现物理背景虚化。不管算法抠出的虚化照片有多好,都不如物理虚化来的自然。大多数手机传感器尺寸都不大,所以只能在很近的距离拍出物理背景虚化照片。

  然后,在其它参数(镜头焦距)和拍摄条件(距离)一致的情况下,传感器尺寸越大,成像的视角就越大。对于小尺寸传感器设备来说,需要视角更广(焦距更短)的镜头,才能实现合适的视角。

  大尺寸传感器的缺点是占用空间大。因为不仅传感器本身大,大尺寸传感器也需要大尺寸镜头来覆盖。镜头和传感器都大的话,手机的厚度和摄像头突起的体积就会不可避免地变高,也会占用手机其它部件的空间。选用什么尺寸的传感器一直是手机厂商需要权衡的。

相机图像传感器参数及其对成像的影响分析

相机图像传感器,资料图

  单位像素尺寸影响什么?

  单位像素尺大小决定了传感器的感光能力,越大意味着更好的暗光拍摄能力,最直观的表现是噪点水平。

  单位像素尺寸=传感器宽度/照片分辨率宽度

  从这一公式可看出,有效像素、传感器尺寸和单位像素尺寸是互相影响的。如果一个传感器的单位像素尺寸大,那一般情况下它的传感器尺寸就不会小。但有些传感器像素太高,这时传感器体积再大也避免不了单位像素尺寸的渺小。这时就会用到素四合一,用四个小像素合成一个大像素,把像素数量降到原来的四分之一。尽量用够大的等效单位像素尺寸来弥补小像素感光能力不足的劣势。

  有效像素影响什么?

  有效像素越大,解析度越高,照片细节更清晰。但由于大像素会造成单位像素尺寸低下,所以在非光线充足的场景下,高像素拍出的照片噪点会相对明显。目前解决高像素传感器暗光噪点的方法是像素四合一。

  索尼和三星统治了智能手机的图像传感器市场,其中索尼市场份额最大,几乎所有主流手机都搭载了索尼的传感器。下图就是2015年之后(不包括2015年)发布的主流手机搭载过的相机传感器主要参数。

相机图像传感器参数及其对成像的影响分析

资料图

  传感器只是影响拍照性能的因素之一

  虽然上述说了很多图像传感器规格对成像的影响,决定手机成像效果的因素还有很多。比如ISP、防抖、光圈、镜头和软件算法等,其中软件算法影响很大。假设一部手机的传感器顶级,但软件算法很差,那么这部手机就不能充分挖掘传感器性能,最终成像效果只能算是不错。反过来,在顶级拍照算法的加持下,传感器性能稍微不错的手机能也拍出顶级的照片。所以,传感器只能决定手机拍照性能的上、下限,最终拍照能力具体落在什么高度还要看算法。

参与评论已发布评论0

0/500

发表评论

推荐阅读