分享照片是如何形成的,及照片成像的原理和過程

2021-01-08 小美妞嘮攝影

大家好,小美妞嘮攝影又來啦。今天小美妞跟大家講一下手機是如何進行拍照的,當我們打開手機準備拍照的時候,鏡頭就會把被拍攝的景物投影在圖像傳感器上。影像處理器會通過測光測距算出參數並指示鏡頭進行對焦。當我們按下拍攝鍵時,圖像傳感器就會完成一次曝光通過影像處理器把它變成圖片,再經過手機應用的後期處理最終把拍攝內容呈現在屏幕上完成一次拍攝。

而這其中的每一過程都關係到這張照片的質量好壞,尤其是在光線昏暗的環境中。拍照最基本的視角其實就是凸透鏡的成像原理,一個物體有無數個點光源組成,單個點光源從各個方向發出光線,經過透鏡折射將匯聚在一個點上,最終所有的點光源都投射在圖像傳感器的位置形成清晰的倒像,這個角度就是視角,中平行光經過透鏡折射後將匯聚在焦點上,焦點到透鏡的距離就是我們所說的焦距。而物體和傳感器到透鏡的距離成為物距和像距。所以當焦距越長的時候,傳感器越小視角就會越長。受尺寸的限制手機鏡頭的像距是非常短的,所以物理焦距也必須非常短,通常在4毫米左右。

由於手機的圖像傳感器很小,所以配合短焦鏡頭視角正好與標準鏡頭接近。好看的照片還是需要靠曝光,主要由光圈值快門速度和感光度鎖決定。光圈是鏡頭上用於控制通光量的結構,相當於人的瞳孔。鏡頭焦距越長視角越窄入射的光線也就越少,需要更大的光圈直徑以獲得更多的光,所以光圈值被設定為焦距的分數稱作光圈f值。

F值越小就給圖像傳感器投射的光線就越多,從而提高成像質量對夜間拍攝非常重要。夜間拍攝時還要儘可能的放慢快門延長曝光,但手持拍攝的抖動就成了一個很大的問題。

當然影響成像質量最重要的還是圖像傳感器,在圖像傳感器上排列得上千萬的像素,每個像素裡的光電二極體在遇到光時就會因為光電效應積累一定數量的電荷將光信號轉為電信號。但是光電二極體無法識別顏色,所以不同像素上還要覆蓋紅綠藍三種綠色片,用來模仿對綠光敏感的人眼成像。

此外每個像素周圍都有專門的放大電路把轉化出來的電信號不同倍率的放大,我們可以理解為相機的感光度,感光度越高相機對光線也就越敏感,照出來也就越亮。因為每個像素都會因為電路幹擾產生固定的噪音信號,在高感光度下噪音信號也會被放大出現噪點,噪點的問題可以通過增大像素麵積來緩解。

在有噪音信號的情況下,大像素可以收集更多有用的光信號加信噪比從而減少爆點。圖像傳感器上的信息輸出後經過isp圖像信號處理器轉化為我們常見的點陣圖片。目前流行的手機攝像頭已加裝黑白攝像頭能保存更多暗部光線信息,或用景深攝像頭拍攝多張對焦距離不同的照片,記錄緊身信息就需要多個isp。

然而手機鏡頭畢竟還是太小,圖像傳感器的寬容度有限,無法同時覆蓋太高或太低的亮度範圍。夜間拍攝時往往高光部分會一片全白,而暗部漆黑一片還有噪點。這就要靠手機應用的後期能力了。比如手機中HDR高動態範圍成像,用不同的曝光水平拍攝,再將這批照片中細節最好的部分合成一張照片讓夜景照片也能擁有更多細節。

經過這一系列過程就成為了我們手機拍攝照片的整個過程。小美妞羅嗦了一大篇其實也就是按下拍攝鍵的瞬間。分享這篇文章更多的是想讓大家了解我們的照片是怎麼產生的。以便我們能更好地了解攝影。

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