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移動(dòng)攝影，沒(méi)性能圈那普適性的評(píng)價(jià)方法（性能與功耗），也沒(méi)音頻圈那么玄學(xué)，但卻依然很“黑箱”，用戶對(duì)操作過(guò)程一無(wú)所知，因此也攢下了很多誤解和冷知識(shí)。

這次就為大家解答一些移動(dòng)攝影的日常疑問(wèn)和冷熱知識(shí)，結(jié)合之前的《簡(jiǎn)單科普：計(jì)算攝影“算”的是什么？》科普食用，效果更佳 。知道之后，將獲得“你已超越全國(guó)90%用戶”認(rèn)證。

鏡頭

手機(jī)鏡頭幾乎都是塑料/樹(shù)脂材質(zhì)。

8P鏡頭的“P”，不是“片”的拼音縮寫(xiě)，而是Plastic的英文縮寫(xiě)，中文叫塑料或普拉斯提克。

1G6P鏡頭的“G”，是Glass玻璃的縮寫(xiě)。Redmi K40游戲增強(qiáng)版、vivo X70 Pro+、vivo X80 Pro、小米Civi 2等部分機(jī)器在用。

手機(jī)上用玻璃鏡片，核心用處其實(shí)是降低厚度和降低裝配難度，其次才是玻璃能耐高溫可以上更多層鍍膜。1G6P的效果與8P接近，但透光率更高、厚度更低，唯一缺點(diǎn)是貴。

聯(lián)名與自研芯片

為什么松下CM1、華為、夏普、小米的手機(jī)都看不到徠卡的“可樂(lè)標(biāo)”？這是徠卡的鍋，其要求有可樂(lè)標(biāo)就不能同時(shí)出現(xiàn)手機(jī)廠logo，所以大家只會(huì)用徠卡的文字標(biāo)。

徠卡是多棲登陸的“渣男”，合作廠商不計(jì)其數(shù)，近代就有松下、華為、夏普、小米、Insta360、堅(jiān)果投影、海信投影等等等等

OPPO其實(shí)也嘗試過(guò)和蔡司合作，但沒(méi)談成，而徠卡則是被小米搶先了，最后只能和一加“共用”哈蘇了（這條算八卦）

2005年，諾基亞N系列開(kāi)山之作N90就首發(fā)了卡爾蔡司鏡頭，比2021年帶蔡司小藍(lán)標(biāo)的vivo X60系列早17年。

華為和徠卡分手后，出了自己的影像品牌XMAGE，有人說(shuō)是手機(jī)廠推翻相機(jī)聯(lián)名的大山。但其實(shí)諾基亞在2012年初就有自己的影像品牌PureView（純景），首發(fā)機(jī)型就是大名鼎鼎的怪物——諾基亞808 PureView。

為了計(jì)算攝影，Google在2017年的Pixel 2系列上，搭載了和英特爾合作設(shè)計(jì)的Pixel Visual Core，同代的還有華為海思的NPU、增加“仿生后綴”的蘋(píng)果A系列芯片，多年后的vivo V1+、OPPO馬里亞納X，它們的初始核心用途全是搞計(jì)算攝影。

自研ISP，以前屬于一個(gè)聽(tīng)起來(lái)那么高檔的范疇——外掛ISP。不要怪各大廠都搞自研ISP，因?yàn)楦咄ā⒙?lián)發(fā)科的集成ISP，性能真的不夠用。

2012年的HTC One X就有ImageChip圖像芯片（能每秒5張連拍、一次99張連拍、錄像時(shí)也能拍照），比vivo、OPPO、小米的自研ISP/NPU早了8年有余。

傳感器

主流傳感器的尺寸比例對(duì)比↑

數(shù)碼相機(jī)，是膠卷相機(jī)大佬柯達(dá)在1975年發(fā)明的，最后把自己干趴了。

2019年主流的1/2英寸傳感器IMX586，只比2018年主流的1/2.3英寸傳感器IMX363大5%（因?yàn)樵?/2.3英寸上下，“每英寸”分別對(duì)應(yīng)16mm和18mm）。

同樣是1/2.3英寸，不同CMOS間有14%的面積差異（ImX377對(duì)IMX230）；同樣是1英寸，不同型號(hào)間也有12%的差別。

弱光噪點(diǎn)主要由藍(lán)色像素貢獻(xiàn)。裸片硅在可見(jiàn)光波段的光電轉(zhuǎn)換率是峰值的20%-60%，對(duì)1000nm紅外光達(dá)到峰值，另一端的藍(lán)光只有峰值的15%。

傳感器不能無(wú)限做小，因?yàn)榧t色光波長(zhǎng)范圍在620–750nm（即0.62到0.75μm）之間，亞波長(zhǎng)尺寸的子像素，效果會(huì)下降很明顯。

現(xiàn)在最小的單位像素尺寸已小于理論極限。三星2億像素的HP3傳感器，單位像素已經(jīng)壓縮到了0.56μm，豪威也有同尺寸的傳感器，但現(xiàn)在都沒(méi)有量產(chǎn)機(jī)搭載。好消息是，這些傳感器默認(rèn)都是4合1、9合1輸出，日常等效1.12μm和1.68μm，離物理瓶頸還很遠(yuǎn)，但高像素模式就基本廢了。

同是0.64μm的2億像素HP1、1億像素HM6、5000萬(wàn)像素JN1，都是各自像素級(jí)別的恥辱，0.56μm的效果真的不堪設(shè)想。

索尼傳感器最小的單位像素尺寸是0.8μm（IMX586/582/598、IMX686/682、IMX709/787等），為何索尼沒(méi)有像三星和豪威那樣跟進(jìn)小像素？因?yàn)樗髂峁S的制程太落后，無(wú)法低成本地把CMOS的單位像素做?。ㄈ呛退髂岷诵膫鞲衅鞫际亲约荷a(chǎn)的，豪威和索尼部分產(chǎn)線是找代工）。以公開(kāi)信息中的豪威Purecel Plus傳感器為例，單位像素1μm用的是45nm工藝，0.8μm用的是28nm，然而索尼自己的廠，集中在40nm以上……

傳感器是色盲，只能感知光線強(qiáng)弱，不能分辨顏色。實(shí)際操作中，是用紅綠藍(lán)3顏色的濾光片（對(duì)應(yīng)常見(jiàn)的RGGB拜耳陣列，但也有RYYB等其他方案），讓單個(gè)像素記錄3原色中的一個(gè)，犧牲了2/3的像素?cái)?shù)量去換取記錄顏色的能力。結(jié)果100萬(wàn)像素的屏幕會(huì)有300萬(wàn)個(gè)子像素，而100萬(wàn)像素的CMOS只有100萬(wàn)個(gè)“子像素”。我們平時(shí)看到的照片，2/3的信息都是去馬賽克(Demosaicing)算法插值、猜色重建的結(jié)果。

現(xiàn)代傳感器濾光片最常用的Bayer拜耳陣列，就是柯達(dá)科學(xué)家Bryce Bayer發(fā)明的。

但濾光片排列在理念上沒(méi)有所謂的最優(yōu)解。最普遍的RGGB排列（也有比較常用的GBRG/GRBG/RGGB，優(yōu)勢(shì)是幾十年的積累，色彩準(zhǔn)、易調(diào)，但光線損失大）、有華為在用的RYYB（Y是黃色的意思，進(jìn)光量大，但易偏紅和高光溢出）、OPPO愛(ài)用的RGBW（W是白色，即無(wú)濾光片，進(jìn)光量大，但色彩淡）、RWB（索性綠色都由無(wú)濾光片的白色代替，色彩也是問(wèn)題）、MONO（黑白，最大進(jìn)光量，但黑白）。

ToF鏡頭（Time of Flight，飛行時(shí)間）沒(méi)那么高逼格。當(dāng)年的激光對(duì)焦就算是ToF的一種，2014年的LG G3就有了，后來(lái)華為P9、HTC M10等大量機(jī)型使用（當(dāng)年意法的ToF傳感器有效距離只有2米），后因雙核對(duì)焦普及而逐步被沒(méi)落。更low的ToF實(shí)現(xiàn)，是距離感應(yīng)器（控制打電話和口袋里自動(dòng)滅屏那個(gè)），2016年的iPhone 7就在用了。

算法/計(jì)算攝影

手機(jī)上的計(jì)算攝影并沒(méi)有那么遙不可及，本質(zhì)還是把相機(jī)老法師手動(dòng)/半自動(dòng)的拍照方法和后期修圖，進(jìn)行自動(dòng)化和硬件化。

以前手機(jī)拍照會(huì)有黑屏“咔嚓”一下的原因（現(xiàn)在基本不存在了）：CMOS有預(yù)覽和拍照模式，為了省電和降低ISP壓力，前者可能是1080P，甚至可能是720P的。按下快門那下短暫黑屏，是CMOS轉(zhuǎn)去拍照模式，導(dǎo)致預(yù)覽視頻流短暫中斷的結(jié)果。

幾年前，Google相機(jī)能移植到各種手機(jī)上（成為小米6的“最后一塊拼圖”），是因?yàn)楫?dāng)時(shí)后期處理管線對(duì)硬件依賴不強(qiáng)，基礎(chǔ)版本只要支持Neon就能跑，但非官方設(shè)備沒(méi)有對(duì)應(yīng)的校正（降噪模型等），可能會(huì)出現(xiàn)涂抹力度過(guò)輕或過(guò)重、偏色、還無(wú)法達(dá)到最佳的效果。

現(xiàn)在大部分自動(dòng)夜景的樣張，其exif信息中的快門時(shí)長(zhǎng)不再有參考性（幾秒鐘的夜景，結(jié)果快門顯示1/4秒）。其顯示的不是多幀合成的總時(shí)長(zhǎng)，而是長(zhǎng)曝光幀EV0正確曝光的樣張快門速度。

HDR算法會(huì)降低細(xì)膩材質(zhì)的質(zhì)感（如毛發(fā)、線條等密集紋理），多幀合成的幀數(shù)越多，翻車幾率越大，所以Google和很多廠商在光線好時(shí)，HDR是2幀合成的（蘋(píng)果Smart HDR是9張，Google HDR+是2-8幀）。

雖然現(xiàn)在流行自研拍照算法，但算法供應(yīng)商依然是大頭。著名供應(yīng)商有虹軟科技（100億市值，21年?duì)I收5.7億，2.7億研發(fā)，444人研發(fā)）、商湯（300億市值，2000人）、曠視科技（市值200億，總數(shù)1400人）、Core Photonics（以色列，市值2.5億，50人研發(fā)）和 Morpho（日本，研發(fā)人員未知，7.6億市值）

手機(jī)拍照算法值多少錢？在虹軟19年財(cái)報(bào)曾有提及，計(jì)件模式下，平均每臺(tái)手機(jī)算法費(fèi)用0.55元……

日常使用

為什么相機(jī)一開(kāi)，后臺(tái)的app就沒(méi)了？

因?yàn)橄鄼C(jī)app真的很吃內(nèi)存。手機(jī)大廠為了做多幀合成+零延時(shí)延時(shí)快門，相機(jī)打開(kāi)后就在不停拍照，按下快門后會(huì)把最近的2-15幀送去做多幀合成（蘋(píng)果Smart HDR和Deep Fusion一般都是9張）。跑進(jìn)RAW域（籠統(tǒng)理解為，從jpg文件到RAW文件）的圖片處理流程，加上各種算法模型，以及部分機(jī)型那機(jī)關(guān)槍一樣的快門響應(yīng)，內(nèi)存不爆就有鬼了。

反過(guò)來(lái)，要不是計(jì)算攝影巨大的內(nèi)存需求，摳到家的蘋(píng)果也不會(huì)讓iPhone從2017年的3GB漲到現(xiàn)在的6GB。這樣騙自己，心理會(huì)舒服點(diǎn)（蘋(píng)果只用9合1，沒(méi)有往上堆，一來(lái)是功耗和內(nèi)存頂不住，二來(lái)是邊際效用遞減，以及樣張?zhí)嗑透y對(duì)齊，容易糊片）

都說(shuō)安卓拍照比蘋(píng)果好，但為什么安卓機(jī)發(fā)的朋友圈比蘋(píng)果差？因?yàn)閺埿↓?。安卓版微信?duì)圖片壓縮更猛、分辨率更低。張小龍?。?！

安卓第三方app拍照或錄視頻不如原生相機(jī)好？因?yàn)榈谌絘pp（包括用微信內(nèi)置的拍照和錄像入口）無(wú)法/沒(méi)去調(diào)用原生相機(jī)的算法，甚至?xí)妙A(yù)覽畫(huà)面來(lái)輸出視頻，不糊才有鬼（因此改善第三方app的影像效果，也成了2017年Google Pixel Visual Core、2021年OPPO馬里亞納X等外掛芯片的目標(biāo)之一）。

拍視頻的視野為何比照片??？因?yàn)殇浵駴](méi)調(diào)用所有像素，以常見(jiàn)的4:3 1200萬(wàn)像素傳感器為例，4K 16:9（比例這里損失一道）錄像單幀只用了1200萬(wàn)像素中的829萬(wàn)像素，8K視頻只用了4800萬(wàn)模式中的3318萬(wàn)像素，視野自然會(huì)小一圈。理論上可用合并采樣、超采來(lái)避免視角縮水，但算力和功耗要求太高。

近幾年所有旗艦手機(jī)，連拍時(shí)都可能因?yàn)樘幚聿患岸紶柍霈F(xiàn)幾張沒(méi)算法處理的“廢片”，俗稱“夾生”。

iPhone情況很輕微，但安卓旗艦比較明顯，連拍或抓拍時(shí)，要珍惜前幾下快門，前面都拍不清，后面大概率也是糊的。

即便是在2022年，絕大部分安卓旗艦，都會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱問(wèn)題，根本無(wú)法堅(jiān)持30分鐘的4K 60fps錄像（效果就更別提了）……而相機(jī)的30分鐘視頻拍攝限制，不是防止過(guò)熱，而是避免進(jìn)出口時(shí)被歸類到攝像機(jī)，后者的關(guān)稅更高（雖然確實(shí)有不少相機(jī)會(huì)過(guò)熱）。