手機鏡頭下一步發展方向會不會是小光圈?

時間 2021-05-31 10:28:11

1樓:Laze SUN

不會,而且事實會恰恰相反,手機鏡頭的發展趨勢是大光圈化和廣角化。

因為孔徑越小(注意是孔徑,不是光圈值),衍射效應會越明顯,畫質反而會變差。

關於衍射效應對細節的影響可以看高贊的答案。

大光圈畫質下降是因為像差,像差是可以通過使用更好的鏡頭用料、更優化的光學設計來補正的。而衍射是光自身的性質,是現階段是無法通過改變光學系統來解決這個問題(雖然現在有這方面的理論研究,但是還沒有突破,更別說實際應用了)。

大光圈還有個好處是可以在相同的進光量下使用更小的影象感測器。這意味著在效能差不多的情況下能把模組做得更小。(把模組做小其實也是為啥手機鏡頭越來越廣角的原因)

例如使用一寸底的 RX0 模組體積就比三星 Galaxy S9 要大,然而因為光圈小不少,實際上 RX0 的進光量還沒有 S9 高。

大家其實可以發現手機上用的影象感測器實際上是越來越小的(原來旗艦都是 1/2.3,現在主流都收到了 1/2.5)。

2樓:都市小龍蝦

不可能手機鏡頭是乙個不可變的光圈不能物理控制,由於感測器面積小,對鏡頭要求不高,收光圈對畫質的提公升可能是肉眼不可見的,白白浪費幾檔通光量非常不划算。光圈縮小一檔是實打實的通光量少一倍,意味著相同的快門速度需要用一倍的iso去硬扛,而iso對畫質的影響更大。

所以說手機畫質的瓶頸不是鏡頭,更不可能是光圈大小。

再說光圈。。

對於可變光圈鏡頭而言,也並不是光圈越小畫質越高,而是每個頭有個最佳成像的區間,是個拋物線,只是大多數頭的f8都在最佳成像區間。也有的頭可能在f5.6成像最佳,再往後畫質下降。

設計鏡頭本身是在找乙個平衡點,最大光圈畫質不可能是最好的,廠商只是有自己的標準,認為它標定的最大光圈是"可以接受的",相同結構再做大一級導致的畫質下降或者體積成本劇增會讓廠商連自己的良心都過不去,那麼就決定最大光圈畫質絕對不是最好的。當然也有一些牛頭全開就非常不錯,收光圈對畫質的提公升肉眼不可見。

我倒是覺得下一步手機鏡頭的發展可以考慮做多個不同的焦段(現在多個廠商已經這麼做了),比如四攝就是28 50 85 135。拿多個鏡頭去實現"有級變焦"。

3樓:PowerPC970

減小是不可能減小的,這輩子都不可能,本身底就不大,畫素又密集,勉強靠大光圈提公升點進光量才能維持成像的樣子。

收光圈?不存在的!

4樓:waterwu

事實上現在小畫幅鏡頭也有個趨勢是最大光圈可用,收光圈也不見得會有太多本質的畫質提公升,現在來說遠不如收 iso 來得有效。而手機鏡頭 iOS 那邊都是固定光圈,想調小也不讓,而 iso 也有了更極端的 16 等低 iso 來處理強日光的場景。就目前以及可預見的來說,單幀情況下通光量還是可以決定最終畫質水平的,這點上全畫幅或者更大畫幅的相機們贏了。

而多幀合成技術,目前好像也更多用來玩感測器位移以達到高畫素模式。用來提公升夜景品質,的確好像更多都是手機上玩的 AI 概念。然而這並沒有什麼卵用,因為小光圈下可以玩多幀降噪,大光圈也可以呀,說到底還是單幀素質為基礎。

5樓:Waqira

首先題主說的就是偽命題。很多大畫幅鏡頭最大光圈還不到f/5.6呢(大部分最大光圈f/5.

6),甚至還有全開只有f/8的鏡頭。對於這些鏡頭而言幾乎不可能在f/5.6~f/8間得到最佳畫質。

如果我沒記錯的話大畫幅鏡頭一般是收到f/22上下達到最佳畫質。

參見:http://www.

df其次(這個是我的猜想)手機鏡頭本身就小,加上較小的感測器面積和逐漸增大的畫素數,我猜測縮光圈帶來的衍射問題導致的畫質下降在手機上會更明顯。換言之就是同等光圈大小下,手機感測器上的衍射問題應該會更嚴重。

以下為推導過程,不是很嚴謹但是可忽略,可以直接跳到回答結尾

不嚴謹地說只考慮可見光全光譜範圍,衍射問題i%=f(衍射斑大小,畫幅)=f(孔徑,鏡頭到感測器距離,畫幅)。

單純令i=衍射斑面積/畫幅面積,我們認為在相機成像這個問題上的衍射均屬於小角衍射,即:

sin θ ≈ tan θ ≈ θ

假設如下圖:

則:r = L x θ(小角衍射)= L x λ / p,參考https://zh.wikipedia.org/wiki/衍射

令感測器面積為S

則:i = π x r^2 / S = π x L^2 x λ^2 / (p^2 x S) ~ L^2 / (p^2 x S) (考慮日常攝影情況,用可見光譜,則π和λ為常數,我們不要)。

假設135畫幅(用佳能的EF口機器吧)上,一支28mm的鏡頭(手機上差不多等效是28mm吧?),對焦於無窮遠,在光圈f/8時達到了最佳畫質,則:

S = 24mm x 36mm = 864 mm^2

佳能EF口相機法蘭距44mm,我們認為對焦於無窮遠時,鏡頭-感測器距離即為法蘭距,則:

L = 44 mm

28mm鏡頭,光圈f/8時,孔徑為:

p = 28mm / 8 = 3.5 mm

則可以算出,最佳畫質時i = L^2 / (p^2 x S) = 0.183 mm^-2 有單位是因為我們忽略了波長的平方

那麼在手機上,達到同等「最佳畫質」的i時:

首先要算手機感測器面積。

選用IMX386的資料由維基百科Exmor - Wikipedia知:這是乙個4:3畫幅的感測器(4032 x 3016畫素),以及對角線長6.2mm,則其長和寬分別為:

長:6.2/5x4 = 4.96 mm

寬:6.2/5x3 = 3.72 mm

面積S = 18.5 mm^2

同時可知在這塊感測器上等效28mm的鏡頭的實際焦距為:28/43x6.2 = 4.0 mm

若沒有使用反望遠/望遠結構的鏡頭設計(比如Nokia那時候都是Tessar的鏡頭),則可認為對焦至無窮遠時,鏡頭-感測器距離與焦距相同,即同為4.0mm。感覺挺合理的,在此先使用此資料。

書歸正傳,則在手機上:

L = 4.0 mm

令i = 0.183 mm^-2,即為達到最佳畫質時的i值,

可解得:

孔徑:p^2 = L^2 / (S x i) = 4.73 mm^2

p = 2.2 mm

由此我們可以得出在手機上,這枚鏡頭的光圈值:

F = 4.0 mm (焦距) / 2.2 mm(孔徑) = 1.8

---以上為推導過程---

結論是,在以上假設和近似成立的條件下,只考慮衍射造成的畫質下降,手機上等效28mm的鏡頭在F/1.8時達到最佳畫質(!)。而且畫質隨著更小的光圈而下降。

然後現在大部分手機鏡頭似乎都是F/1.8的?

(衍射斑直徑r與孔徑大小p成反比,孔徑越小,衍射斑越大,畫質越差)。

當然在鏡頭-機身距離這裡的假設和近似是有問題的。但是我覺得這裡造成的誤差不會超過2倍,對結論影響不會特別大(就算最佳光圈從F/1.8變到F/7.

2了,還是要比全畫幅上F/8的最佳光圈大,而結論是手機鏡頭光圈做得更小會影響畫質)。

所以你看,其實手機鏡頭沒必要做更小的光圈吧?

如果願意的話可以找到更精確的資料,用更精確的定量方法來計算(其實我覺得用鏡頭設計軟體來算這個更好),但是目前為止吧我覺得以上的半定量分析足夠說明手機鏡頭下一步發展方向不會是更小的光圈了。

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