安卓旗艦拍照集體翻車？！為什么照片會糊掉？

院長

就在前幾天，我收到了一條私信，說為什么用新買的小米10Pro拍照四周總是很模糊。
小米10 系列作為小米數(shù)字系列沖擊高端的第一步，小米10 Pro目前與oppo find X2 Pro并列DXO拍照第三名，在拍攝上面也下足了功夫，曾經(jīng)一度登頂dxo mark拍照排行榜。1/1.33寸的一億像素超大底傳感器帶來更大的單位像素面積，高像素讓照片的解析力變得更好，正常環(huán)境下拍攝應(yīng)該不至于說模糊才對。

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但如果是我們消費者遇到這樣的問題，那就必須要重視了，因為這是非常影響使用體驗的。
我立馬就用小米10隨手拍攝幾張照片觀察情況。發(fā)現(xiàn)真的確實存在糊掉的情況。
照片中間畫面的畫質(zhì)沒有什么問題，清晰可見。但是四周邊緣的文字出現(xiàn)了很明顯的拖影。而且似乎離中心越遠，拖影現(xiàn)象就會越嚴重。
我在網(wǎng)上查了一下，發(fā)現(xiàn)很多網(wǎng)友都出現(xiàn)這個問題，不僅僅是小米10，各種安卓手機，包括拍照機皇華為的p40系列也出現(xiàn)了這種情況。

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查完之后我又把目前攻攝里面閑置的手機全部翻出來挨個試了一遍。發(fā)現(xiàn)小米10、華為P40 pro、一加8、OPPO find x2這些2020年發(fā)布的安卓旗艦機無一幸免，在近距離拍攝照片時畫面四周邊緣都出現(xiàn)了不同程度的模糊。

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而在中遠距離拍攝情況就會好特別多。
但iPhone 11、OPPO reno3、三星note10等老款機型不管是近距離還是中遠距離拍攝均沒有出現(xiàn)四周邊緣模糊的情況。
這是怎么回事？開倒車？2020年的旗艦機這次拍照真的要集體翻車了嗎？
網(wǎng)上有人解釋說這種邊緣模糊是因為大底大光圈所產(chǎn)生的景深虛化效果。但我覺得不對啊，從樣張上看這已經(jīng)不是虛不虛的問題了，這都產(chǎn)生拖影了，應(yīng)該不是因為簡單的淺景深虛化，肯定還有別的原因。
在請教了攝影愛好者并仔細查閱資料后，我終于找到了答案。這種四周邊緣部分畫面模糊、有拖影的現(xiàn)象叫做慧差。
這是一種常見的光學(xué)現(xiàn)象，當明亮區(qū)域或者高亮點時，明亮區(qū)域指向鏡頭邊緣的方向會形成由細變寬的光斑或光暈，看起來像彗星的尾巴，所以叫彗形像差。
產(chǎn)生慧差的主要原因是由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后，在理想平面處不能結(jié)成清晰點，而是結(jié)成了拖著明亮尾巴的彗星形光斑。

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但是為什么2020年的旗艦手機拍照就都產(chǎn)生了慧差現(xiàn)象，而2020以前發(fā)布的手機卻沒有出現(xiàn)這種情況呢？
先看看2020年的旗艦機和以往的旗艦機在鏡頭上的不同之處。都是大光圈、大底傳感器，單像素尺寸也很高。到底哪個才是真正的兇手？
首先我們已知的慧差計算公式為：誤差=3θ/16F2。其中分母θ是被拍攝物體到鏡頭連線與鏡頭主軸的角度。角度越大，慧差越明顯，這就解釋了為什么中心區(qū)域的畫質(zhì)清晰而四周模糊，且離中心越遠越模糊。
而F為焦比（焦距/口徑），在相機上基本等同于光圈。根據(jù)公式可得光圈越大，邊緣的慧差會更明顯，而今年的旗艦機恰好普遍都采用了大光圈。
但是這并不是一眾機皇集體翻車的主要原因，頂多一個幫兇，真正的主犯其實是今年大家都在跟進的超大底傳感器。

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我們知道，目前限制手機拍照進步的最大阻礙就是手機內(nèi)部空間的限制，即使現(xiàn)在的手機已經(jīng)越做越厚了，但對于復(fù)雜的光學(xué)電子成像系統(tǒng)來說還是遠遠不夠的。
大尺寸的傳感器進一步壓縮了攝像模組的內(nèi)部空間，讓模組內(nèi)的后焦距變得更短。而鏡頭和感光器是不可能完全緊貼的，后焦距就是鏡頭后組到感光器表面的距離。

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較小的后焦距直接造成光線入射角度變大，對光學(xué)系統(tǒng)有非常不利的影響，導(dǎo)致畫面四周邊緣的畫質(zhì)受損嚴重。
不僅如此，就連傳感器四周的感光效率也會因此大打折扣。

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也就是說在保持后焦距相同的情況下，大底傳感器四周的感光效率受到的影響比小底傳感器更大，在良好光線下拍攝的畫面邊緣的成像質(zhì)量可能會更差。
其實廠商們也知道超大底所帶來的壞處，起初也會用一些方法適當減小彗差現(xiàn)象。
大家普遍采用的方法是，在近距離拍攝時，將拍攝的主攝切換為超廣角鏡頭，相較于主攝的大底，超廣角鏡頭的底就要小不少，如此一來就可以避免彗差現(xiàn)象。
而華為則更進一步，P40系列的主攝焦段為23mm，但是在默認情況下，主攝的焦段卻為27mm，直接裁切掉邊緣的模糊部分，以此來保證照片的整體畫質(zhì)。
但是這些也只是治標不治本的方法，有沒有辦法可以從根本上讓“魚和熊掌兼得”呢？

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方法當然是有的，最好的辦法是把手機做得再厚一點采用更高素質(zhì)的鏡頭鏡組。
攝像頭鏡組在手機成像的因素中經(jīng)常被忽略，但其實它跟傳感器的分辨率和單位像素大小一樣，對畫面的解析力有重要影響。鏡組的素質(zhì)越高，畫質(zhì)就越好越清晰。

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由于現(xiàn)實環(huán)境中的光線都是由不同波長的光組成的，而鏡片對不同波長的光的折射率不一樣，會不可避免地使物體成像的時候產(chǎn)生像差（慧差也屬于像差里的一種）。

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鏡組的另一個重要作用就是修正物體成像時的像差，當光線透過第一片鏡片時產(chǎn)生的誤差可以通過后面的鏡片再次折射矯正。理論上鏡組鏡片數(shù)量越多，矯正效果就越好。因此可以通過增加鏡組鏡片數(shù)量來抑制慧差。
或者在設(shè)計鏡組時就把慧差考慮進去，優(yōu)化鏡組結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合透鏡，通過改變各個面的曲率半徑來減少慧差。
不過優(yōu)化鏡組的成本可不低，鏡組升級屬于光學(xué)技術(shù)，與數(shù)字化技術(shù)不同，在原理上相對簡單易實現(xiàn)。但是它難在對制造工藝和精度的要求極高，高精密產(chǎn)品的價格我們都懂，經(jīng)常會高到讓人覺得離譜，這個玩相機的朋友應(yīng)該會感同身受。

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這也是為什么最近幾年手機廠商在相機硬件上而很少提及鏡組的原因。第一是貴，第二是花了錢還不一定能做出效果。
但只要消費者開始重視起鏡組，再貴廠商們也愿意嘗試在鏡組上發(fā)力。今年小米、華為、等廠商也都在自家的旗艦機上用上了8P鏡片組（1P代表一層鏡片），之前大部分手機用的都是6P或者7P鏡組。
相信隨著時間的推移，手機鏡組素質(zhì)會逐步趕上，與更大尺寸的CMOS形成更和諧完善的拍攝系統(tǒng)。
除此優(yōu)化鏡組之外的話就只能通過手機算法后期來改善這一問題了。畢竟處理器的運算能力才是手機拍攝的核心競爭力。
2020年，手機升級大底傳感器和高像素是好是壞，我們應(yīng)該辯證地來看待這個問題。攝像模組是一個復(fù)雜的光學(xué)電子系統(tǒng)，除了傳感器，鏡頭素質(zhì)和算法對畫質(zhì)同樣影響非常大通過犧牲光學(xué)性能來提升傳感器素質(zhì)這種做法是否真的值得呢？
我個人認為是不值得的，手機拍攝追求的是更高的畫質(zhì)和更好的拍攝體驗，而不是用了幾個攝像頭、多少像素、多大的傳感器。
拿這次安卓機皇集體翻車來說，我相信不管是學(xué)習(xí)還是工作近距離拍攝文檔一定會用的到，任你夜景有多厲害、中心畫質(zhì)解析力有多強，拍出來四周是一片糊又有何意義？
就好像一個水桶，一旦其中一項成了短板，其他木板筑得再高再醒目也無法提升桶內(nèi)的水位。

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我們需要技術(shù)上的探索和突破，但最好是建立在日常拍照體驗不受影響的前提下。
就這一點來說，蘋果就做得比較好雖然也出現(xiàn)過硬鏡片鍍膜問題產(chǎn)生的“鬼影門”，但翻車次數(shù)較安卓還是少。
iPhone11系列到現(xiàn)在還沒用上大底傳感器，像素也是祖?zhèn)鞯?200萬，但是不管是拍照還是視頻它能通過智能HDR、deep fusion、夜景、視頻高動態(tài) 等算法優(yōu)化帶來優(yōu)秀、均衡、完善的體驗，充分壓榨硬件的每一絲潛能。

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但并不是安卓廠商不想像蘋果一樣等新技術(shù)體驗完善后再下放產(chǎn)品，我相信他們的工程師肯定在手機上市前的測試中就發(fā)現(xiàn)了大底慧差問題，只是時間不等人，市場環(huán)境決定了安卓廠商們必須在手機拍攝上保持激進。
因為iOS系統(tǒng)蘋果獨占，你想用蘋果生態(tài)就必須買蘋果產(chǎn)品，市場競爭壓力就小很多，這讓它可以在2020年任性地用著三年前幾乎一樣的外觀設(shè)計。

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這你放安卓廠商上它敢嗎？可能沒到3年，公司就沒了。畢竟安卓系統(tǒng)的選擇余地太多了，廝殺激烈。
所以蘋果可以求穩(wěn)做體驗，安卓必須謀變搞創(chuàng)新，不管到底有沒有用、體驗如何，至少要先帶給消費者新鮮感，再后續(xù)全面優(yōu)化完善。
我所擔(dān)心的事情是現(xiàn)在蘋果可以依靠算法在攝像硬件不占優(yōu)勢的情況下和一眾國產(chǎn)安卓旗艦在拍攝上打的有來有回，各有勝負。
在將來蘋果對更好的拍攝硬件調(diào)教完畢應(yīng)用到產(chǎn)品上，抹平硬件差距后，對國產(chǎn)安卓旗艦機算不算一種降維打擊？那能怎么辦呢？
作為一名攝影、數(shù)碼愛好者只能希望手機廠商們在營銷與體驗、創(chuàng)新與完善中找到合適的平衡點，少一些戾氣、多一點交流，在合作與廝殺中走向更好的計算攝影時代。
I參考材料wiki百科：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%83%8F%E5%B7%AE
《為什么現(xiàn)在某些手機攝像頭的慧差現(xiàn)象如此明顯》 作者：夏昆岡https://www.soomal.com/doc/10100008922
I文中部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)