华为|让光线随心所用!一文读懂智能手机的可变光圈技术!( 二 )


【华为|让光线随心所用!一文读懂智能手机的可变光圈技术!】
没错 , 光圈定义的就是镜头中这组叶片中心的开口 , 影响单位时间里有多少光线可以透过这个小孔照进相机底层的CMOS感光元件 。
通过调整光圈的大小 , 就能控制曝光量的多少 。
光圈的作用
F值是用于描述光圈“大小”的参数 , 它的计算公式是“焦距÷镜头光圈直径”得出的相对值 , 比如F/1.4、F/2.8、F/4等等 。
需要注意的是 , F/后面紧跟的数字越大 , 光圈恰恰越小 , 意味着通过的光量越少 。

本图来自数码博主@巨人摄影
F后面的数字越小 , 光圈反而越大 , 通过的光量就越多 , 也就是我们常念叨的大光圈 。
在夜晚或环境光线不足时 , 只有更大的光圈才能保证充足的进光量 , 从而捕捉更多的暗部细节 , 提升画面亮度 , 降低噪点 , 而且在同等曝光时长情况下快门速度更快 。

光圈所能够产生最显著的视觉影响就是景深的变化:光圈越大 , 景深范围越小(浅) , 背景的虚化效果越明显 , 可以让拍摄主体更突出 , 适合拍特写;光圈越小 , 景深范围越大(深) , 背景越锐利 , 场景中所有元素都清晰 , 适合拍风光 。

本图来自数码博主@小狼啊小狼
换句话说 , 光圈并非越大越好 。
当手机进行拍照时 , 需要根据拍摄的场景匹配合适的光圈 , 如果一味追求大光圈反而会得不偿失 。 这就好像小猫的瞳孔 , 白天光线充足时会眯成一条缝 , 夜晚则会瞳孔则会变圆变大 。
没有最好的光圈 , 只有最合适的光圈 。
模拟时代:背景虚化是如何实现的
专业的单反(或微单)相机可以搭配各式镜头 , 其中就不乏可以手动调整光圈的型号 。

在手机领域 , 镜头模组的尺寸普遍只有单反镜头的数十分之一 , 很难容纳复杂的机械结构 。

为了适用于更多拍摄场景 , 手机的习惯打法是搭配多种不同焦段和光圈的镜头 , 必要时还可以联合成像 。
一般来说 , 新款智能手机的主摄和人像镜头最喜欢搭配大光圈 , 而超广角和长焦镜头的光圈则普遍很小 。

那么 , 小光圈的手机就注定与背景虚化无缘了吗?
先拍照 后对焦
答案自然是否定的 。

早在2013年 , 以诺基亚Lumia 1020为代表的手机(4100万像素 , 1/1.5英寸传感器 , F/2.2光圈)就能实现“先拍照 , 后对焦”的功能了(Lumia 920、Lumia 925、Lumia 928、Lumia 1020和Lumia 1520等机型后续也均得以支持) 。

到了2014年 , 以荣耀6 Plus为代表的Android手机也先后引入了类似功能 , 在相机APP里以“大光圈”模式拍照 , 在预览照片时可以重新选择焦点并在F0.95~F16之间调整光圈大小 , 改变景深的深浅 。
时至今日 , 大光圈模式几乎已成智能手机的标配 。

需要注意的是 , 先拍照后对焦这类功能并非改变相机镜头的物理光圈实现的 。
最早的Lumia和随后的Android手机采用的是迥异的两种思路 。
Lumia手机选择的方案是 , 拍摄一张照片时镜头从头到尾移动 , 每一个焦点的图像都记录下来 , 相当于我们在按下快门的瞬间就将所有能对到焦的点全部拍下来了 。 后期选择焦点的时候 , 则会直接根据我们所选择景物所对应的焦距 , 导出该焦点平面相对应的图像 , 一颗镜头就能搞定 。

Android手机的实现思路则是借助双摄虚化 。
开启大光圈模式后 , 主摄负责记录全景 , 副摄则用于记录景深信息 , 判断主体和背景 , 两者结合保存为一张普通照片 。 后期再对焦时 , 系统会根据我们所选择的对焦点判断是主体还是背景 , 然后将主体扣取出来 , 对背景进行高斯模糊处理 。