探究相位對焦和光學防抖對拍照的作用

日景

　　光線充足場合下，相位對焦技術(shù)能夠帶來更好的成像表現(xiàn)，準確來說應(yīng)該是因為對焦速度快了，增加了一些新的拍照場合，這些場合在以前因為反差式對焦方式的對焦速度慢而無法成片的。

解析力和對焦成功率

　　Hi-Fi需要談解析力，拍照也要聊解析力。魅族在14年推出的高、中、低端機型中都提倡“銳化”算法，大量修復(fù)照片中的細節(jié)，但是卻帶來了“功過相抵”的民間說法，最終并沒有很好地發(fā)揮2070萬像素攝像頭的解析力，銳化出噪點和色散現(xiàn)象確實有點過了，這屬于矯枉過正的做法。15年的幾款機型有所收斂，畢竟1300萬像素和2070萬像素本身解析力也不低，何必刻意追求更多細節(jié)。回到今天的主題，與其說相位對焦技術(shù)為照片的解析力帶來了提升，倒不如說相位對焦技術(shù)提高了對焦成功率，讓更多移動物體的細節(jié)能夠被我們捕捉到，間接提高了解析力。請看下面的樣張：

相位對焦

　　自從手機引入了相位對焦技術(shù)之后，消費者可以大膽地捕捉更多急速行進的事物，例如寵物和汽車。上面這張樣張出自一臺擁有相位對焦手機，第一眼觀感就是凍結(jié)了時間，定格了畫面。市面上支持相位對焦技術(shù)手機，在光線充足情況下，基本上最快能夠達到0.1s或者0.2s對焦速度。這就不難理解上面樣張為什么能夠凝結(jié)畫面。

相位對焦

　　放大局部細節(jié)，左下角騎在電單車上風馳電掣的蒙面女郎，無論是人物還是電單車，因為運動而產(chǎn)生拖影的現(xiàn)象少了很多，以前那些沒有相位對焦技術(shù)的手機，不要說抓拍電單車，抓拍擦肩而過的男神和女神也是不靠譜的。

相位對焦

　　中間部分匆忙趕著去吃飯的行人，在相位對焦技術(shù)下也能夠很好地定格下來，上半身可能并不明顯，下半身雙腳活動幅度比較大，相位對焦技術(shù)的優(yōu)勢更為明顯，就像站在那里被小編拍完之后再走的樣子。

相位對焦

　　小編喜歡相位對焦技術(shù)絕對不是用來拍男神和女神的，這么好的技術(shù)肯定是用來拍運行速度比較快的動物。動物園最適合其大展身手，湖邊的鴨子在水面上悠閑地自由泳，有了相位對焦技術(shù)之后，放大細節(jié)，你會發(fā)現(xiàn)無論是鴨子毛發(fā)還是浸在湖面下的雙腳，都是那么地清晰，不會再像以前那樣，因為反差式對焦速度過慢而導致錯失良辰美景。

　　接著我們看看搭載光學防抖鏡片組的機型在同一場景下表現(xiàn)如何？

光學防抖

　　依然是上面的場景，依然是行進的汽車和人群，第一觀感看上去也是定格了瞬間，我們把局部細節(jié)放大。

光學防抖

　　很多人都知道，光學防抖在白天的表現(xiàn)不如相位對焦技術(shù)亮眼，但是卻說不上為什么，今天小編從樣張中得到了答案。光學防抖只是通過攝像頭內(nèi)部的補償鏡片組對手部抖動進行逆向補償，讓因為抖動而錯位的影像復(fù)位，相比相位對焦技術(shù)來說，在對焦速度上是沒有優(yōu)勢的，而且在白天光線充足情況下尤其能夠體現(xiàn)到差距。更直白一點，如果白天你拿只有光學防抖而沒有相位對焦技術(shù)手機“掃街”，相比那些兩種技術(shù)都不支持的智能機，你不會得到多大驚喜?？纯瓷蠄D的的士，解析力的問題先不討論，拖影的現(xiàn)象重現(xiàn)武林，車頭的位置尤其明顯。

光學防抖

　　再看看人群的部分，由于路人的行進速度不算快，只有光學防抖和反差式對焦技術(shù)的手機仍然能夠定格瞬間，可能讀者會覺得樣張有點發(fā)虛和模糊，主要是因為光學防抖的樣機只有1300萬像素，相比上面那臺2100萬像素的相位對焦技術(shù)樣機在解析力上弱了不少。

光學防抖 VS 相位對焦

　　通過對比上面兩張樣張的照片信息，沒有相對對焦技術(shù)加持的光學防抖樣機，按道理應(yīng)該通過提高ISO值（保證亮度）基礎(chǔ)上，縮短曝光時間，保證照片中運動的物體能夠被定格下來。難以理解的是，光學防抖樣機相比相位對焦樣機除了提高了ISO值，還延長了快門時間，這種曝光策略顯得不夠人性化，純粹是“夜景模式”的翻版，加上F1.8的大光圈，還需要擔心白天的樣張亮度不足嗎？所以光學防抖的樣機在白天的曝光策略上還有待商榷，不能夠照搬夜間的算法那么敷衍哦。

對比度/飽和度、發(fā)色傾向、色溫

　　相位對焦技術(shù)最直接的優(yōu)勢就是提高了很多光線充足場合的對焦成功率和對焦速度，讓你更從容地實現(xiàn)連拍，我們知道專業(yè)的攝影領(lǐng)域，大咖們都喜歡連續(xù)拍攝多張照片，回家之后再慢慢挑選，或者借助PS軟件把幾張照片合成在一起。以前的手機，要么就是連拍操作本身速度過慢，要么就是連拍速度受對焦速度拖累，連拍幾張有一半都是對焦點模糊的。相位對焦出現(xiàn)之后，小編完成測評的時候需要連續(xù)采樣，對焦速度快了，就能夠輕松完成連拍樣張的任務(wù)，不用像光學防抖的樣機那樣，每次拉風箱般的對焦體驗著實影響連拍的心情。

相位對焦

　　從上面的樣張可以看到這是在北風嗖嗖的惡劣環(huán)境下完成的拍攝，右上角用紅色圈起來的就是被寒風吹起的樹葉，相位對焦樣機能夠定格這一個瞬間，同時樣張的主體，大樹一動也不動地站在那里，完全看不出按下快門前后被吹得左右搖擺的拖影，這就是相位對焦技術(shù)能耐。

相位對焦

　　放大細節(jié)，除了解析力出眾，能夠數(shù)一下葉子的數(shù)目以外，還能夠看到，不僅僅大樹沒有出現(xiàn)拖影，連大樹下面的綠草也沒有出現(xiàn)風吹草動的現(xiàn)象。

相位對焦

　　無獨有偶，僅有光學防抖鏡片組的機型這一次也表現(xiàn)了從容淡定的解析力，不僅大樹和小草并沒有隨著北風吹拂而擺動，連葉子的細節(jié)部分也有所提升。

光學防抖

　　至于白天之中，消費者和測評員經(jīng)常提及的對比度/飽和度、發(fā)色傾向和色溫，也就是關(guān)于白平衡的那些事，相位對焦技術(shù)和光學防抖技術(shù)基本上對這些參數(shù)沒有任何作用，該白平衡漂移的繼續(xù)漂移，本來發(fā)色傾向偏冷繼續(xù)偏冷，對紅色敏感的機型繼續(xù)對紅色敏感。主要還是因為上述這些參數(shù)指標和對焦技術(shù)、成像穩(wěn)定技術(shù)相關(guān)不大，反而和手機廠商本身對ISP調(diào)教風格有關(guān)系。

相位對焦 VS 光學防抖

　　上面兩張樣張的紅色都不準，相位對焦技術(shù)那張發(fā)色偏向忠實還原，但是曝光亮度偏低，導致紅色看上去比肉眼看到的要濃郁和深色，光學防抖技術(shù)那張發(fā)色明顯過于艷麗，而且對紅色尤為敏感，不僅僅大廈外墻海報過于鮮艷，這種鮮艷的紅色把天空、白墻、樹木等景物蒙上了一層紅色面紗，整張照片看上去就是紅色為主色調(diào)的。這個小測試告訴我們，相位對焦技術(shù)和光學防抖技術(shù)并不能夠?qū)Π灼胶庵惖恼{(diào)色進行優(yōu)化或者負優(yōu)化。

曝光

　　曝光值不同對照片的白平衡同樣會有影響，這類似于上一場景中大廈外墻紅色海報，曝光值過高很容易讓部分顏色看上去不夠飽和，相反，曝光值過低很容易讓部分顏色看上去過飽和，上面例子中相位對焦技術(shù)那張樣張就是后者。而曝光值和相位對焦技術(shù)可能關(guān)系不大，和光學防抖技術(shù)則關(guān)系密切。如果光學防抖的機型總是套用夜間那套曝光算法，單憑F1.8大光圈和增加ISO值、延長快門時間就想“一招鮮吃遍天”，最終在白天的表現(xiàn)就會慘不忍睹。

　　當然，白平衡本身不準的情況不能夠怪光學防抖給出的曝光值錯誤，還是上面偏紅色的情況，下面的樣張再一次驗證了這臺光學防抖樣機對“紅色”特別敏感的毛病。

相位對焦 VS 光學防抖

　　縱然擁有更近的對焦距離，縱然擁有更大的光圈，背景虛化也做得不錯，但是白平衡出錯絕對是這臺光學防抖樣機的硬傷。

相位對焦 VS 光學防抖

　　這一張樣張光學防抖樣機終于修正了算法，快門時間和相位對焦技術(shù)的樣機類似，不過ISO值依然是100。

微距、景深

　　數(shù)碼相機領(lǐng)域拍攝微距的時候，鏡頭如果離被攝物越近，機身越容易發(fā)生抖動，我們需要提高相機的ISO值，增大光圈，讓更多光線在短時間內(nèi)充足地進入數(shù)碼相機的CMOS中，從而縮短快門時間，減少因為手部抖動而帶來的成像模糊。

　　智能手機領(lǐng)域也類似，不過由于光圈不可調(diào)節(jié)的，所以只能夠在其它方面想辦法縮短拍照時間，相位對焦是一項不錯的選擇，對焦時間縮短了，減少了反差式對焦那種漫長的等待時間，從根本上解決手部和機身抖動的起因。至于光學防抖嘛，也是一劑良方，能夠通過OIS補償鏡片組，將反差式對焦時候因為手部抖動而錯位的畫面糾正，由于微距場景離被攝物很近，所以O(shè)IS的作用十分明顯，相比沒有上面兩項技術(shù)的手機，只要有一陣風吹過，或者對焦速度慢上零點幾秒，最終成片基本上就因為模糊而廢了。當然，微距一直都是智能手機相比單反相機的優(yōu)勢所在，因為我們能夠?qū)㈢R頭靠得被攝物更近。

相位對焦

光學防抖

　　分別擁有相位對焦和光學防抖的兩臺手機，在這個環(huán)節(jié)勢均力敵，不相伯仲，也印證了上述的論點。相比之下，接下來的“最近對焦距離”這個衡量指標，對于擁有相位對焦技術(shù)或者光學防抖技術(shù)的手機來說區(qū)別基本不大，因為這兩項技術(shù)對最近對焦距離來說并沒有實質(zhì)作用。

最近對焦距離

　　最近對焦距離不夠近的手機，即使有相位對焦技術(shù)加持，在取景框迅速顯示成功對焦的情況下，按下快門后依然會脫焦，而且焦點總是落在詭異的后方。

相位對焦，F(xiàn)2.0

　　下面這一張樣張最能說明上述這個問題，最近對焦距離不夠近，光線充足、相比反差式對焦擁有更快對焦速度的相位對焦技術(shù)也恐無用武之地。

相位對焦，F(xiàn)2.0

　　相比之下，在前面白天環(huán)節(jié)一直落后的光學防抖樣機，終于憑借最近對焦距離稍近一點的優(yōu)勢扳回一局，當然，和光學防抖無關(guān)，只是贏在最近對焦距離上微薄優(yōu)勢。

光學防抖，F(xiàn)1.8

光學防抖，F(xiàn)1.8

相位對焦 VS 光學防抖

　　擁有F1.8大光圈的光學防抖樣機，在這個環(huán)節(jié)能夠用更短的快門時間完成微距的拍攝，減少因為手部抖動而帶來的模糊。這和數(shù)碼相機上的理論知識是一致的。最后我想補充說明一點，引入新的對焦技術(shù)也好，引入光學防抖鏡片組也罷，最近對焦距離是拍攝微距時候的一項重要指標，PDAF和OIS并不能優(yōu)化這項獨立的參數(shù)，三者關(guān)聯(lián)不大。

　　插個題外話，諾基亞 Lumia 1020和索尼那些2000萬以上像素的攝像頭在拍攝微距的時候，基本上都需要通過變焦來實現(xiàn)，最近對焦距離不夠近，依靠高像素優(yōu)勢，在成片后裁剪畫幅，等同于變焦之后獲得類似的微距畫面，這種做法有待商榷，畢竟直接獲得和間接獲得微距照片，在用戶體驗上還是有所區(qū)別的。

光線控制能力（逆光、立體感）

　　攝影領(lǐng)域?qū)⒐夂陀暗慕豢椃譃槿N關(guān)系：順光、逆光、側(cè)光。順光能夠從容駕馭自然光，不需要多考慮光線和被攝物之間的遮擋和曝光關(guān)系。側(cè)光則稍微提升了拍照難度，自然光從側(cè)面照射到被攝物，突顯其輪廓和線條，一般需要立體感很強的構(gòu)圖時候就采用側(cè)光。逆光則是最難駕馭的光影關(guān)系，也是變幻莫測的，所以手機在白天對光線控制能力也主要體現(xiàn)在逆光情況下。

　　相位對焦技術(shù)受制于光線，只有在光線充足環(huán)境下才能夠發(fā)揮其“一步到位”的對焦特性，所以對于配備相位對焦的手機而言，PDAF只是被光線控制，而不是控制光線。

　　光學防抖技術(shù)則不同，OIS鏡片組的引入能夠?qū)Ξ嬅娴钠毓馄鸬揭欢ǖ恼{(diào)節(jié)作用，所以對于光線控制能力還是有一定作用的。

　　色散原本是指復(fù)合光（例如太陽光）中各種色光的折射率不同，當它們通過棱鏡時，傳播方向有不同程度的偏折，因而在離開棱鏡后各自分散。色散在自然界最常見的現(xiàn)象就是美麗的彩虹，但是在攝影領(lǐng)域，色散卻是一種不好的現(xiàn)象，如下圖所示：

相位對焦（色散）

　　上圖的黃圈區(qū)域出現(xiàn)了一大片色散，由于處于畫面的中心區(qū)域，所以十分顯眼，有礙觀瞻。根據(jù)彩虹的定義，當太陽光照射到空氣中的水滴，光線被折射及反射，在天空形成拱形的七彩光譜。所以并不一定在雨后才能夠看到彩虹，噴水池也可以，同理，色散現(xiàn)象也并一定需要在雨后才會出現(xiàn)，我們應(yīng)該盡量避免這種色散現(xiàn)象發(fā)生在攝影過程中。除了上面這種情況，另一種常見的出現(xiàn)色散的場合就是多種顏色事物互相交纏在一起，彼此都有可能將自己的顏色污染到身邊的事物。除了色散現(xiàn)象無法駕馭，逆光情況下還有眩光、鬼影、紫邊這些現(xiàn)象也是相位對焦技術(shù)和光學防抖技術(shù)無法解決的問題。

逆光（眩光、鬼影、紫邊處理）

　　逆光攝影的時候，由于太陽光線十分充足，充足到過量，進入鏡頭后就會出現(xiàn)很多負面影響，最常見就是眩光、鬼影和紫邊三種現(xiàn)象。眩光和鬼影現(xiàn)象一般和鏡頭質(zhì)素有關(guān)，而紫邊現(xiàn)象和傳感器尺寸以及像素的高低有關(guān)，綜上所述三種問題是不能通過相位對焦或者光學防抖兩種技術(shù)減少其影響的，當然如今配備了相位對焦和光學防抖技術(shù)的攝像頭在鏡頭搭配上也愿意狠下成本，通過為鏡頭鍍膜來減少上述現(xiàn)象的產(chǎn)生也并不是一件難事。

　　這和數(shù)碼相機領(lǐng)域在鏡頭上追加特定的濾鏡其實是一個道理，由于手機鏡頭出廠之后不能夠任意增加濾鏡甚至更換鏡頭，所以廠家一般在手機出廠之前就為鏡頭鍍膜，不需要用戶自行處理，不過如今依然有不少廠商并沒有針對逆光下的眩光、鬼影等問題，而為手機鏡頭鍍上相應(yīng)的膜來減少這些問題出現(xiàn)。

　　眩光：由于強光造成照片發(fā)白、形成光暈的現(xiàn)象。有些特定的場合，例如突顯森林的美麗，可能會刻意營造這種眩光現(xiàn)象。

相位對焦（黃圈部分出現(xiàn)眩光）

　　鬼影：太陽光線進入鏡頭后，經(jīng)過多次反射之后，在光源的相對位置形成清晰亮點，猶如幽靈一般，固稱之為“鬼影”。眩光和鬼影都能夠通過在鏡頭鍍上指定功能的膜來減少這種現(xiàn)象，至于沒有鍍膜的鏡頭，也能夠通過切換角度，更改取景位置，調(diào)整曝光值等手段規(guī)避這些問題。

光學防抖（黃圈位置出現(xiàn)鬼影）

　　下面這張圖乍眼看上去還是挺符合實際觀感的，只是逆光下出現(xiàn)了光暈現(xiàn)象，殊不知，放大細節(jié)之后同時發(fā)現(xiàn)了鬼影和色散現(xiàn)象。

相位對焦

相位對焦（鬼影）

相位對焦（色散）

　　紫邊：逆光時候，由于被攝物體反差較大，導致高光和低光部分交界處出現(xiàn)色斑的現(xiàn)象，由于這種色斑一般顯示為紫色，所以也稱為紫邊。紫邊出現(xiàn)通常和鏡頭的色散、CCD/CMOS成像面積過?。ǔ上駟卧芏却螅?、相機內(nèi)部的信號處理算法等有關(guān)。Android陣營智能機那些高像素攝像頭只配備小尺寸傳感器，造成傳感器成像面積過?。ǔ上駟卧芏却螅?，正好就和第二點造成紫邊的原因不謀而合，這就解釋了為什么如今智能手機搞測評，一上來就先測一下紫邊現(xiàn)象，因為這是小尺寸傳感器高像素攝像頭的通病，iPhone一直以來都控制著攝像頭的像素，800萬像素攝像頭連續(xù)使用了4代旗艦機，所以自iPhone 4s開始直到iPhone 6，果粉們總是自豪地炫耀著他們家的逆光照，怎么放大你也找不到它們的紫邊，得瑟的人??！

光學防抖（放大局部，紫邊充滿畫面）

　　當然，除了降低像素或者增大傳感器面積，系統(tǒng)算法優(yōu)化還是挺重要的，iOS的系統(tǒng)算法不僅僅對白平衡拿捏得十分準確，連紫邊現(xiàn)象也是“趕盡殺絕”，相比之下，由于Android系統(tǒng)開源性的特點，原生Android系統(tǒng)對白平衡和紫邊現(xiàn)象放任自流，唯有依靠各家廠商定制化系統(tǒng)的時候自行優(yōu)化攝像頭成像算法。

HDR（逆光寬容度，開啟前后對比，天空自然過渡，太陽輪廓）

　　HDR其實就是對同一場景連續(xù)拍攝3張不同曝光值（過曝、正常曝光、欠曝）的樣張，之后通過ISP芯片在緩存中迅速合成1張高動態(tài)范圍、高寬容度的PS照片，之后保存下來，將合成后照片顯示在屏幕上，部分手機保留未開啟HDR前的照片以做參考（自動另存多一張照片），例如iPhone 4，部分手機更將三張不同曝光值的樣張（中間產(chǎn)物）保留下來。沒錯，其思路就是源于PS軟件的功能。手機的HDR功能其實主要用于逆光場景，用于還原樹蔭下細節(jié)、太陽直射下的建筑細節(jié)，還原藍天本來的樣子，讓天空層次自然過渡，描繪出太陽輪廓。請看下圖：

光學防抖（開啟HDR前 VS 開啟HDR后）

　　縱然相位對焦技術(shù)和光學防抖技術(shù)對逆光下色散、眩光、鬼影、紫邊現(xiàn)象束手無策，但是在HDR環(huán)節(jié)，兩項技術(shù)都有不錯的輔助作用。通過光學防抖鏡片組協(xié)助，在連續(xù)拍攝三張HDR合成素材的時候，手機中ISP能夠延長曝光時間，讓三張素材得到不錯的曝光參數(shù)，合成時候擁有更多亮部和暗部的細節(jié)。如上圖所示，在開啟HDR前天空一片蒼白，開啟之后層次分明，請看下面的局部放大圖，夕陽西下準確還原回來了。

光學防抖（局部放大圖）

　　相位對焦技術(shù)同樣能夠?qū)DR合成起到推波助瀾作用，不過和光學防抖不同的是，只限于白天。由于白天的對焦速度加快，讓ISP縮短了連續(xù)拍攝三張曝光值不同的素材照片的時間，多出來的時間，ISP就可以通過采用耗時更長但是合成效果更好的算法獲得更佳的HDR照片。接著我們看看相位對焦技術(shù)對HDR合成的幫助，請看下圖。

相位對焦（開啟HDR前）

相位對焦（開啟HDR后第一張）

　　這是第一次HDR合成的結(jié)果，畫面亮度并沒有大幅度提升，部分陰影處細節(jié)得以還原，下午一點左右的太陽輪廓在HDR前后都能夠清晰地還原出來，天空的云朵也仙境般地襯托著太陽伯伯。但是違背了我們一貫的認知，為什么HDR合成前后差別那么小，在我連續(xù)拍攝完后面四張備選樣張后，又恢復(fù)以往對HDR的認知了。

相位對焦（開啟HDR后第二張）

　　這一次，暗部細節(jié)還原得更多，大廈玻璃外墻和樓頂四個大字已經(jīng)能夠清晰看到輪廓和線條，遺憾的是，天空中圣域般存在的太陽和云彩消失得無影無蹤，看來要徹底提高畫面亮度，最終必然就犧牲了亮部細節(jié)。同一場景下光學防抖機型又如何？

光學防抖（開啟HDR前）

　　開啟前白云藍天觀感已經(jīng)很好，1300萬像素的解析力讓云朵的邊界和厚薄程度清晰可辨，太陽輪廓也勾勒出來了。不過暗部細節(jié)卻一片昏暗。

光學防抖（開啟HDR后）

　　開啟HDR后，暗部細節(jié)的大廈外墻、頂部招牌、樹木枝葉全部都準確還原出來，天空部分和相位對焦機型不同，樣張保留了太陽和云朵的細節(jié)，只是相比開啟HDR前，云朵的細節(jié)缺失了不少，太陽出現(xiàn)了詭異的紅光和橙光，而且伴隨了色散現(xiàn)象，讓天空被一道彩虹般的曲線搶去了關(guān)注度。

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