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三星GalaxyZFold2:‘鬼’?紫色斑点?用手机拍照时常见的视觉是如何产生的

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虽然手机的相机性能越来越强,但由于相机光学结构的固有限制,人们在拍照时还是会经历一些不正常的画面。最出名的是iPhone的标志性幽灵。

当然,除了“鬼”,还会有其他画面异常。本文将介绍常见的手机摄影图片异常现象以及避免或减轻这些异常现象的方法。

01杂散光(包括“鬼”)

我们所说的“鬼影”、眩光等异常画面,可以统称为“杂散光”。

在谈论杂散光之前,我们需要了解相机的成像原理。当人眼看到一个物体时,它看到它发出(反射)的光,照相机也是如此。被摄对象发出的光通过镜头打在相机传感器上,传感器将光转换成电信号,然后记录在手机存储器中,这样我们就可以得到照片。

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

在这个过程中,相机会记录多余的光线,这就是所谓的“杂散光”。这些杂散光是由一些光线在镜头、光圈叶片和传感器上的冗余反射和折射引起的。

从最终成像的画面类型来看,杂散光可以分为两类。第一类是图中“不存在”的形象,常被称为“鬼”。

当有强(相对)光源时,画面中很容易出现“鬼”,比如晚上拍夜景满大街的路灯;拍摄室内有灯光的复杂场景时;或者白天在室外强烈的阳光下拍摄时。“鬼”的通常形式是白色、红色、紫色或绿色的点,例如下面两张图片:

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内是“鬼影”

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内是“鬼影”

当面对一个特殊形状的光源时,“鬼”不仅是一个点的形状,而且与光源的形状直接相同,类似于海市蜃楼的效果。例如,下面两张图片:

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

“鬼影”

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

路灯旁边出现了“鬼影”

第二种杂散光是眩光。当画面内部的强光源或画面外部的强光照进画面时,整个画面的对比度大大降低,画面的透明度变弱,甚至直接出现明显的光源眩光。

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

眩光让画面对比度大幅下降

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

夜晚的眩光,注意画面左侧

那么如何避免这些问题呢:“鬼”和眩光有一个共同点,就是它们通常出现在复杂和极端的光线条件下。所以大家可以采取的第一个措施就是尽量避免白天背光,避免晚上风景中不必要的光源。比如拍建筑的时候,尽量找一个路灯不会进入乡村的角度。

除了拍摄方法,设备本身也是造成杂散光的主要原因之一。理论上讲,相机镜头组结构越复杂,杂散光越多。因为复杂的结构意味着里面会有更多多余的反射和折射。对于手机来说,粘贴镜头保护膜和外接镜头是增加相机“镜头组”结构复杂度的装置。而且几乎所有镜头保护膜的光学性能都比手机相机镜头差10.8万英里,会耽误整个相机。因此,不建议使用镜头保护膜。

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

镜头保护膜(图源:网络)

然后就是最常见的情况:镜片上出现指纹或者污渍甚至划痕。这些都会明显增强杂散光的效果,尤其是让眩光更加明显。如果有时候拍出来的照片很奇怪,擦镜头可能会好一点。

最后一点是镜头进入尘埃。如果手机摄像头松紧度不够,可能会进入灰尘。进入尘埃后,相机内部的杂散光会产生更多的反射和折射,加重“鬼”和眩光。

另外,即使相机本身不是灰色的,外部镜头也是灰色的,这也是一种效果。而且外接镜头更容易进入灰尘,所以尽量不使用外接镜头也是避免杂散光的一种方法。

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

外挂镜头(图源:网络)

另外,手机本身的摄像头硬件配置也有助于防杂光。比如一些高端手机的镜头会有高质量的镀膜。良好的镀膜可以提高透镜的光学性能,增强透镜的透光率,减少透镜内部不必要的反射和折射。

相反,有些手机的相机镜头性能很差,在下面的非极端场景中会拍摄到强烈的眩光。这个时候可以考虑换手机。

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

眩光的极端示例

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

眩光的极端示例

02图像场弯曲(照片边缘模糊)

除了“鬼影”和眩光,另一个常见现象是“像场弯曲”。像场弯曲的原因是镜头和传感器不完全平行。镜头是弯曲的,光线通过镜头成像是“弯曲”成像。如果接收光的相机传感器具有相同的曲率,那么图像可以完全“匹配”,并且图像场不会弯曲。但是在现实中,手机传感器都是平面的,所以在接收到通过曲面透镜的光线后,同一平面的最终图像会有一部分模糊,一部分清晰。

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

像场弯曲(图源:网络)

像场弯曲的种类很多,不同种类的图片中模糊的位置也不同。手机上常见的是中心清晰,边缘模糊,比如如下:

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内明显模糊

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内放大后

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内明显模糊

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内放大后

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内明显模糊

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

红圈内放大后

从照片中可以看出,近距离拍摄时通常会出现像场弯曲的情况。对焦后,即使没有明显的景深关系,同一平面的画面也有明显的模糊问题。

此外,现代手机通常喜欢使用大光圈镜头。但是大光圈有一个缺点,就是会加重像场的曲率。这就是为什么近几年相机规格越高越容易出现这种现象的原因。当然,大光圈带来的好处更多,这里不能怪手机厂商。

像场弯曲是由相机镜头和传感器与生俱来的物理结构决定的,这是后像处理无法完全避免或消除的。所以我们能做的就是缓解这种现象。

拍摄对象越近,像场曲率越严重,所以在拍摄食物等物体时,可以将手机向后移动。有时几厘米的距离会有很大的不同。如果图片中的主体太小,可以裁剪图片,让主体填充图片,减小像场的曲率。当然,这个操作需要相机的分辨率和分辨率。因此,目前的外底传感器和先进的分析算法仍然非常有用。

"鬼影":紫斑: 手机拍照常见异象如何发生

手机相机传感器(图源:网络)

另一种减小像场曲率的方法类似于剪辑图片,即在足够远的距离用长焦镜头直接拍摄。这样,主体就可以在画面中充分清晰地呈现出来。当然这个操作对摄像头硬件也有一定的要求。首先,手机必须要有光学变焦能力,也就是一个长焦镜头。其次,长焦镜头的传感器不能比主摄像头传感器差太多,否则图像质量会有所损失(与主摄像头相比)。

03需要用户和手机厂商的共同努力

专业摄影有很多种变态的画面。好在手机和专业相机的功能没有那么复杂,所以问题比较少,但是解决起来还是没有那么容易。面对“鬼影”、眩光和像场弯曲,用户需要在拍摄前确定相机镜头没有异常,在拍摄时选择场景和距离。在这些问题上,手机厂商也需要下功夫,比如使用更好的镜头和镜头涂层,给辅助相机配备强大的传感器,或者在相机软件中加入更多的智能拍摄技巧。

总之,用户提高拍照技术,厂商研发更强的相机,不仅仅是为了拍出更漂亮的照片,更是为了解决拍照异常。

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