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擴展DXOMARK 手機攝像頭測試基準:“夜間攝影”得分

52RD.com 2019年9月19日 DXOMARK            參與:2人 我來說兩句
  

  夜間拍攝城市景觀或用閃光燈拍攝人像時,可以拍出精彩的照片,但攝影師也面臨著一些獨特的挑戰。傳統上,在低光下拍攝需要使用具有大傳感器的相機,還需要延長快門時間,并使用三腳架或高ISO設置;理想情況下還需要手動微調相機設置方能獲得最佳效果。

  許久以來,智能手機攝像頭遠非“夜間攝影”的理想工具,因為手機攝像頭的小型圖像傳感器的聚光能力有限,導致夜間拍攝的照片通常會出現許多噪點和/或相當模糊。然而,在最近幾代手機中,智能手機攝像頭的低光攝影能力已經顯著提升。由于傳感器設計的進展,速度更快的鏡頭和計算成像方法相結合,當前高端手機在低光下可以拍出不錯的效果。

  為了在我們的測試方法中反映這些技術進展,我們決定添加一項“夜間攝影”得分,從而擴展DXOMARK智能手機測試基準的觸角。我們原本已經在低光條件和閃光燈下測試攝像頭,但是,之前我們大多數的低光測試都是在實驗室里完成的。現在,我們將在各種現實生活中的低光場景中進行測試,添加諸如夜間城市景觀、低光人像、低光街道攝影、閃光燈和極低光拍攝等各種用例。如果手機有夜景模式的話,我們還會測試其夜景模式的性能。請繼續閱讀本文以了解更多信息。

  在測試智能手機攝像頭的低光攝影能力時,我們總共使用十多個測試場景。在所有場景內,我們均會采用閃光燈開啟、關閉和自動設置等模式進行拍攝。如果手機有夜景模式的話,我們也會使用專用的夜景模式測試風景場景。此外,一如往常,我們也會在當前的實驗室設置中測試閃光燈的性能。您可以在下面看到我們用“夜間攝影”測試基準測試的典型用例。請注意,這些圖像都是用例說明,而非我們的實際測試場景。

  夜間圖像質量評鑒

  在低光圖像方面,我們會分析所有與我們的一般評鑒相同的圖像質量屬性:曝光、色彩、紋理、噪點、偽像和自動對焦性能。但是,在低光環境下,有些屬性需要略微不同的評鑒方式。

  曝光

  在極低光下,我們期待應用不同的曝光策略,以傳達昏暗房間或戶外場景的氛圍。測標曝光應該更暗,以創造更接近真實觀看體驗的圖像。例如,夜間天空應該渲染得非常暗,攝像頭的自動曝光系統不應將其渲染得太明亮。

  在許多夜景中(例如夜間都市景觀),動態范圍甚至比白天場景更重要,因為場景里被照亮的部分與陰暗區域之間的對比度非常高,很容易產生高光和/或陰影剪切紋理。具有非常寬廣的動態范圍的攝像頭能夠在含有被照亮的元素的夜景里拍出更自然的效果。

  下面這個例子中的谷歌Pixel 3非常好地處理了這個典型的城市夜景:天空的渲染近乎黑色,建筑物上的曝光度非常不錯,被照亮的區域只出現很少的溢光剪切紋理。

  在非常黑暗的條件下,智能手機攝像頭往往會選擇非常慢的快門速度。部分歸于高效的防抖系統,這種策略適用于拍攝靜態場景,例如城市或風景照片。但是,在場景中移動的被攝體幾乎不可避免地會導致運動模糊的出現。在我們的評鑒中,我們還會觀察攝像頭如何處理場景中的運動,觀察它是否可以檢測到運動的存在并隨之增加快門速度,以避免產生運動模糊的問題。

  在極低光情況下,智能手機攝像頭拍出的圖像通常會曝光不足,這種情況有時甚至相當嚴重,因為它必須在曝光度與噪點和其他偽像之間保持平衡。黑暗的圖像可以加亮,但需要付出代價:提高曝光度將會揭露圖像中的亮度噪點和色度噪點,同時使其他偽像變得更加明顯,如下面兩個樣張所示:左側為攝像頭直接輸出的圖像,圖像非常暗,明顯曝光不足;在右側,已在后期處理中改變了相同圖像的色調曲線以提高其曝光度。

  不同的制造商對于理想平衡點的確切位置有不同的看法,而在我們的測試中,我們認為即使在曝光不足的圖像中,至少應該看得到面孔——因此噪點多,但可識別臉部的圖像的得分會比太暗而無法看到任何東西的圖像高,但噪點和偽像仍應保持在可接受的范圍內,以免被扣分。

  噪點與細節

  一旦考慮了曝光,就必須在噪點和細節之間找到一個良好的平衡點。圖像中的噪點多寡,取決于許多因素,包括圖像傳感器和圖像信號處理器(ISP)的像素大小,而圖像流水線的調整也非常重要。

  攝像頭需要為每個場景找到理想的ISO和曝光時間組合,在圖像噪點和運動模糊之間找到一個可接受的折衷方案。拍照后,可以應用降噪手法以降低圖像噪點,但這也會對紋理和細節產生不利影響。正如您在這四個樣張中看到的那樣,在不同的制造商之間,噪點和紋理表現以及調整策略差異很大。

  總的來說,就當前的智能手機攝像頭技術而言,低光圖像中的細節仍然比高光下拍攝的照片少了許多,特別是低對比度的細節和精細的紋理更是如此,例如遠處的植被通常會被降噪完全模糊掉,但也情有可原。

  色彩

  在日光場景中,完全中性的色彩被認為是一種不錯的表現;但是在夜景中,完全中性的色彩平衡通常看起來不太自然。在頻譜的另一端,許多手機會產生太黃的夜間圖像,這也是不可接受的問題。在大多數光線條件下,略微偏暖的色調很適合于低光場景。此外,在低光下保持良好的色彩飽和度也很重要。

  在以下例子中,使用三個不同的智能手機攝像頭拍攝下面同一場景時,我們可以看到色彩響應非常不同。在這個復雜的場景中,鈉燈照亮了前景中的模特;在背景中我們可以看到白色氙燈和一些紅色和藍色熒光燈發出的光芒。

  谷歌Pixel 3使用專用的夜間模式拍出了最令人滿意的結果。在妥協演色性的情況下,膚色略帶黃色,街道呈現藍色/粉紅色;其他手機賦予街道更中性的色彩,使得膚色變得非常黃,但在這種情況下,優先考慮膚色而非街道可以說更有意義。

  閃光燈

  一如往常,我們大部分的測試都是在手機攝像頭的默認設置下進行的,但只有閃光燈測試例外,因為在此測試中,閃光燈是手動強制“打開”的。之前的“閃光燈”測試現已被納入“夜間攝影”的評分中;此外我們還會在“自動閃光燈”設置下測試攝像頭性能。

  在自動模式下測試閃光燈時,我們不會評鑒閃光燈的實際激活情況,重要的是最終結果。當閃光燈發光時,前景被攝體應該會獲得很好的曝光并顯示出良好的細節,但背景可能會嚴重曝光不足;如果閃光燈未發光,則拍攝對象可能會略微曝光不足或顯示較少的細節,但背景應該會呈現更多的細節;這都端看制造商如何找到其中的最佳平衡,并找出哪種選項最適合哪種類型的場景。最佳效果應該在前景和背景上都顯示出良好的曝光度、色彩和細節。

  在下面的場景中,您可以看到谷歌Pixel 3能夠在閃光燈開啟和關閉時生成良好的圖像。我們在夜景模式下使用閃光燈關閉設置所拍攝的圖像中,拍攝對象的呈現比閃光開啟時所拍攝的圖像稍暗,并且更加強調背景,然而,這兩個圖像都有各自的優點。

  評分

  創建我們的“夜間攝影”評分時,我們的圖像質量專家會在所有測試圖像上評鑒各種圖像屬性(色彩、紋理、噪點等……),然后每種拍攝模式(閃光燈開啟/關閉/自動和夜景模式)下的結果都會合并為不同測試項目的分數。

  由于有些手機尚未提供夜景模式的功能,因此我們決定將其視為一種加分選項:如果夜景模式的實際拍攝結果比在標準模式下拍攝的圖像更好,則可以提高整體“夜間攝影”的分數,但如果夜景模式的表現不好,并不會拉低“夜間攝影”的分數(當然我們肯定會在評測文章里提及夜景模式的表現)。

  最后,我們使用一種加權系統計算手機的整體“夜間攝影”分數,使其成為 DXOMARK Camera評分中的一個測試項目的子分數,就像“變焦”或“散景”分數一樣。

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