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手机摄影和相机摄影的区别

一、硬件的区别

硬件的差异肉眼可见,只简单说两个点。

1、图像传感器 sensor

众所周知,底大一级压死人。说的就是图像传感器尺寸,尺寸越大,感光面积就越大,捕捉到的光线就越多,记录照片的信息就越丰富,能够带来更好的色彩准确度、弱光表现和噪点控制。注意,这里说的大小并不是常听说的多少像素,而是实实在在的物理尺寸。

1英寸基本是手机拍照的天花板了。

手机天花板和相机的传感器尺寸对比:

当然sensor有很多重要的参数,本人也在学习中。后续再展开讲。

2、镜头 Lens

镜头最重要的是透光能力。手机镜片都是树脂,而相机镜片都玻璃。玻璃材质的折射率更高。由于手机厚度等空间限制,镜头的设计是高度受限的一个妥协结果。其实没什么可以比性。

最直观的评价参数就是解析力。有兴趣可以拿自己的手机和相机去拍TVline chart对比下。 立见高下。

二、软件的区别

由于硬件受制于手机的厚度等限制,没有多少进步的空间。因此在后期处理方面还是下了很大的功夫。通过软件和算法和加持,拍照效果也是越来越好。并且更简单易用。

而对于专业相机,它的重点在于为摄影师提供更强大的控制场景和捕获信息的能力。至于后期处理的这个部分,一般是放到其它平台上用算力更强大的设备去处理,比如导入电脑后交给 Adobe 系/Capture One Pro/Affinity 这类软件。由于相机RAW图的数据量庞大,对处理器性能和功耗都是考验,不如直接交给电脑来处理。

三、照片的区别

1、什么是RAW图?

RAW的本意是未经处理的。下图是 RAW 里面的典型内容,来自镜头的光线被 CMOS 捕捉并转变为电信号,而这些记录了每个像素明暗信息的数据就是 RAW 图片的核心内容,此外还会记录和拍摄时相关的设定信息。

2、单反RAW图和手机RAW图

目前很多手机也支持RAW图拍摄,那手机RAW和相机RAW有什么区别呢。单反/无反上的 RAW 大多数是厂家私有格式,而手机上的 RAW 一般是通用、公开的 DNG 格式。文件名后缀是最显而易见的区别了。但相机RAW 和手机RAW,最大的区别还是在于描述明暗数据的位深不同。

手机 CMOS 受制于成本和功耗,一般使用的是 10bit 的输出模式,而相机则可以输出 12/14bit,部分相机可以输出 16bit。

8bit = 2^8 = 256
10bit = 2^10 = 1024
12bit = 2^12 = 4096
14bit = 2^14 = 16384

以下是raw数据几种常用的格式:
RAW8:Raw8即是用8bits表示G/R/B/G中的一个分量。在Bayer sensor中,每一个像素只获取一种颜色的光。然后转化成电流值,再通过差值计算出相邻像素的值。
Raw10:Raw10就是使用10bit表示上述的一个G/R/B/G,但是数据中是16bit的,高6位没用。
Raw12:Raw12就是使用12bit表示上述的一个G/R/B/G,但是数据中是16bit的,高4位没用。

以手机常用的10bit为例:10bit = 2^10 = 1024,即每一颗像素从最暗到最亮,量化值在0~1024之间。而12bit就是12bit = 2^12 = 4096,相比10bit的图,会有更细腻的亮度变化。此外弱光下由于手机 CMOS 面积太小,因此拍出来的RAW 信噪比会非常低,画质会非常差。

手机的RAW图:(以PNG格式为例)

PNG 其实也还是存着每个像素每个颜色通道 8bit 的信息,所以本质上在后期空间里和 JPEG 没什么区别,这些是适合用于分发(delivery)的文件格式,而并不适合作为处理的中间文件(intermediate)。

一张 4800 万像素的 PNG 文件,每个通道 8bit,一共三个通道(R、G、B),不包括无信息的透明通道,假设无压缩,文件大小在:48MP x 8bit x 3 = 137MB 左右。(已经是demosaic之后的了)

假如是一张 48MP 的 14bit 无压缩 RAW,它的大小大概在:48MP x 14bit = 80MB 左右。(没有做demosaic)

相机RAW图:

这里就要讲到相机是如何记录色彩,以及 RAW 文件是如何工作的了。
先说个很反直觉的东西,CMOS 是无法记录色彩的——对于 CMOS 里的每个像素来说,它只能感受到光线的强度,但对光的颜色信息是一无所知的。

这就是每个像素前的微滤镜发挥作用的时候了:这些红,蓝,绿的颜色滤镜,也就是说只让那种颜色的光透过,这样像素就能看见某种颜色的光的强度了。而由于这些色彩滤镜遵循某种特定的排列方式——最常见的就是 Bayer Array,拜尔阵列。

在导入外部软件,比如 Lightroom,Capture One Pro 的时候,软件可以通过一系列的计算,来根据相近像素的信息来推算出那个像素该有的颜色,这一过程也被称为「猜色」或者「去马赛克」(demosaic)。

那我们就了解了 RAW 的本质它是记录传感器上每个单色像素点的电荷量(光的强度),而每个像素的色彩信息其实是根据传感器里的元数据算出来的——而算出来的这张图,它的大小将会是 48MP x 14bit x3 = 240MB 左右,是不是感觉比手机的137MB没大多少?

但仔细算一算,这里面信息量就差太多了:手机的2^8^3=1670万,而相机的2^14^3=4.39 万亿。也就是说相机的色域更大。如果同样是4800W像素,手机的8bit传感器一个像素能显示1670万种颜色,而相机14bit的传感器一个像素能显示4.39万亿种颜色。

而一般情况下,手机不会直接输出RAW图,而是会进一步压缩成JPG图。

四、选相机还是手机

这个… …两个都要

手机简单易用,有丰富的软件和算法加持,很多功能是相机没有的。且直出的照片效果也不差。微信等社交媒体对照片压缩很严重。如果拍图来发朋友圈,相机高解析力和高信噪比也无法体现。

手机,记录生活足够了。但是,要记录美,远远不够。
如果你经常拍照,就会发现暗光等一些极限场景,还是需要相机。

参考链接:

https://www.zhihu.com/question/318258252/answer/940349187
https://www.zhihu.com/question/319413292

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