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智能手机夜间摄影:旗舰手机对比

DXOMARK摄像头测试协议涵盖了最常见的智能手机摄像头使用场景,在出现新场景之前,通常会在几个月内保持一个固定的范围。所以我们密切关注这个行业,并密切关注技术的发展,以确定该协议是否需要进一步丰富,以涵盖新的功能或在更多的光线条件下测试已经包括的功能。

作为这种持续监测的一部分,我们会进行协议外的基准测试,以收集更多关于目前没有涵盖的功能和拍摄情况的信息。这一次,我们把重点放在夜间摄影上。虽然DXOMARK摄像头协议包括许多夜景和低光实验室条件,但并非所有摄像头的功能在这些条件下都进行了测试。我们目前也没有测试手机专有的夜间模式。为撰写这篇文章,我们特别关注这些功能,检查在夜间使用夜景模式、散景模式和放大和缩小拍摄时的图像质量和性能。我们还尝试了超级月亮模式,并仔细观察了摄像头在图像耀斑方面的表现,这可能是夜间摄影会碰到的一个问题。

为此,我们挑选了几款当前的旗舰手机:全新的Vivo X70 Pro+、苹果iPhone 13 Pro Max、华为P50 Pro和小米M11 Ultra。让我们一起来看看。

主摄像头的夜间模式

目前的夜间模式推动了智能手机摄像头在帧堆叠和曝光方面可能达到的极限。然而,本次比较中的所有机型都能很好地应对这一挑战。Vivo X70 Pro+总体上做得很好。在图像处理方面,它只比其标准照片模式稍慢,所以除非你拍摄快速移动的物体,否则不会拖你后腿,而且会大大改进图像质量。其他两款设备表现也大致相同,但小米11 Ultra的速度稍慢,无法接着再拍一张照片,时间稍长。

与苹果iPhone 13 Pro Max和小米11 Ultra相比,Vivo设备有最饱和的蓝色。这三款摄像头都能捕捉到具有宽动态范围的夜间模式照片,但只有在Vivo上,天空才会保留一些深蓝色,图像更加生动。在纹理/噪点的平衡方面,Vivo和小米比苹果领先一步。

我们也来看看在夜间拍摄时,默认照片模式和夜间模式之间的差异。我们选择Vivo X70 Pro+进行这一比较,因为在测试设备中,其夜间模式比默认模式具更有优势。当以小尺寸观看时,下面的两张夜景照片看起来都不错,但夜景模式图像的动态范围明显更好。阴影被稍微强化,显示出更多的细节,而高光区域被很好地保留下来,未被剪切。

当进一步放大时,很明显,Vivo的夜间模式比标准模式捕捉到了更好的细节。这在画面的阴影区域尤其如此。

Vivo X70 Pro+,默认模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:细节损失
Vivo X70 Pro+,夜间模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:细节更好,特别是在阴影处,动态范围更广

在这个镜头中,我们可以看到,夜间模式对色彩也有明显的影响。演色性是不同的,天空中的蓝色调更加饱和。夜间模式图像也更干净,亮度噪点较少。

Vivo X70 Pro+,默认模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:一些亮度噪点
Vivo X70 Pro+,夜间模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:更少的噪点,更饱和的蓝色

 

超广角摄像头的夜间模式

在所有三个对比设备上,夜间模式在所有变焦系数上都是可用的。在超广角摄像头上拍摄时,Vivo X70 Pro+提供了整体最佳的夜间模式结果。曝光略微明亮,动态范围比苹果和小米的更广。细节也做的更好。苹果的曝光中规中矩,但丢失了很多细节,特别是在阴影处。小米在图像细节方面胜过苹果,但其拍摄的图像略微太暗。

我们再次与Vivo默认模式的对比,在超广角上,摄像头的表现与主摄像头基本相同。曝光比默认模式更亮一些,动态范围更广。细节也得到了改善,而噪点仍然保持在类似水平。演色度好,比默认模式或竞品有更强的蓝色色调,耀斑伪像也得到很好的控制。

Vivo X70 Pro+,默认模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:一些细节损失,阴影剪切
Vivo X70 Pro+,夜间模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:比默认模式有更好的细节,动态范围更广,阴影更明亮
苹果iPhone 13 Pro Max,夜间模式
苹果iPhone 13 Pro Max,裁剪图:细节损失严重,噪点,阴影剪切
小米11 Ultra,夜景模式
小米11 Ultra,裁剪图:缺乏细节,曝光不足

远摄摄像头的夜间模式

在前几代智能手机上,夜间模式通常只在主摄像头上提供。然而,在目前的许多旗舰手机上,夜间模式也可以在远距离变焦时启用。哪款手机最适合夜间远距离变焦,在很大程度上取决于我们所关注的实际变焦系数。这是因为在低光照条件下,每个手机上的远摄设置的集光能力(主要由传感器尺寸和光圈决定)是不同的,而且会随着变焦系数的变化而有很大的不同。苹果的设备使用f/2.8的3倍长焦模块。小米的5倍长焦有一个较慢的f/4.1镜头,但提供了一个合理的大1/2英寸传感器。Vivo采用两个专门的摄像头模块来放大:一个f/1.6 2x用于近距离拍摄,一个f/3.4 5x用于远距离拍摄。我们将在本节中看一下不同变焦系数下的表现。

当把iPhone 13 Pro Max和小米11 Ultra在3倍远距离变焦系数下进行比较时,苹果iPhone 13 Pro Max的细节最好。Vivo和小米的水平相似,但明显低于苹果。

Vivo X70 Pro+,夜间模式,中距离远摄
Vivo X70 Pro+,裁剪图:缺乏细节
苹果iPhone 13 Pro Max,夜间模式,中距离远摄
苹果iPhone 13 Pro Max,裁剪图:细节更好
小米11 Ultra,夜景模式,中距离拍摄
小米11 Ultra,裁剪图:缺乏细节

在5倍的变焦系数下,情况略有不同。X70 Pro+的细节水平低于这两个对手。这是因为在弱光下,Vivo并不总是使用5倍长焦摄像头,而是从一个更宽的摄像头模块进行数字放大,尽管这样有效分辨率低。这是因为与更明亮的f/1.6 2x模块相比,更长的潜望镜长焦摄像头的传感器在这些条件下可能无法收集足够多的光线。在这种拍摄情况下,小米做得不错,充分利用其120毫米f/4.1远摄摄像头中相对较大的传感器,并击败了iPhone。

Vivo X70 Pro+,夜间模式,长距离远摄
Vivo X70 Pro+,裁剪图:细节损失,噪点
苹果iPhone 13 Pro Max,夜间模式,长距离远摄
苹果iPhone 13 Pro Max,裁剪图:细节更好,噪点更少
小米11 Ultra,夜景模式,长距离远摄
小米11 Ultra,裁剪图:细节更好,噪点更低

在2倍时,Vivo往往比其他两款设备稍具优势,特别是在夜间模式时,所以让我们再次看一看夜间模式与默认模式在远距离摄像头使用时的对比。像在超广角和主摄像头上一样,X70 Pro+夜间模式提供的图像比默认照片模式有所改进。曝光和演色性都很好,几乎与默认模式相同,但夜间模式在不增加噪点水平的前提下能提供更好的细节。

Vivo X70 Pro+,默认模式,近距离(2倍)
Vivo X70 Pro+,裁剪:细节损失严重
Vivo X70 Pro+,夜间模式,近距离(2倍)
Vivo X70 Pro+,裁剪:更好的细节

然而,这在2倍变焦系数时尤其如此:对于较长的焦距而言,在未激活夜间模式时,图像质量的改善不如2倍下激活夜间模式得多,而且略微落后于3倍时的iPhone和5倍时的小米,正如我们在以前的图像中看到的那样。

在夜间使用变焦时,需要注意的是:即使智能手机摄像头使用更好的图像融合和堆叠算法来改善中间焦距(不同摄像头模块的原生光学焦距之间的焦距)的结果,在夜间的效果也不像在明亮的光线条件下那样显著。所以,为了获得最佳图像质量,建议使用超广角、主摄和长焦摄像头的原生分辨率,并避免在夜间进行数码变焦,当然我们也期待未来中间焦距的图像质量的进步。

超级月亮模式

在不久之前,拍摄满帧的月球照片是长而快(且非常昂贵)的大传感器单反摄像头或无反光镜摄像头的专长。现在,高端的智能手机也能完成。在这次比较的Vivo X70 Pro+和小米11 Ultra都提供了专门的超级月亮模式,使用60倍的远摄变焦系数,并对月亮进行曝光,以尽可能多地显示出表面的细节。

在下面的样张中,我们是用智能手机拍摄呈现出了惊人的效果。小米拍摄的细节更好,但Vivo的全局对比度更好一些。华为P50 Pro没有配备超级月亮模式,但我们放大到相同的倍数并对月亮进行触屏对焦。正如你所看到的,摄像头没有足够降低曝光,几乎所有月球表面的细节都被剪切。

Vivo X70 Pro+,超级月亮模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:细节比小米低,但对比度略好
华为P50 Pro,60倍变焦和触屏对焦
华为P50 Pro,裁剪图:曝光过度,没有细节
小米11 Ultra,超级月亮模式
小米11 Ultra,细节比Vivo好,但对比度较低

我们还发现,这些特定的月亮模式相当 “智能”,不会被任何圆形光源或其他物体(如夜空中被照亮的热气球)所“愚弄”:超级月亮算法可能会弄错,将这类物体误认为是月亮,但在我们的测试中没有这种情况。

夜间散景模拟

散景模拟模式试图通过将主体与背景隔离并对后者进行不同程度的模糊处理,来模拟带有快速镜头的数码单反摄像头的效果。大多数智能手机摄像头提供这种功能已经有好几年了,随着每一代新设备的诞生,我们已经看到在主体隔离和模糊渲染方面的进步。作为这次比较的参考,我们还包括了一张用 “真家伙 “拍摄的图片–索尼A7R IV搭载Loxia 50mm f/2镜头。

正如你在100%的裁剪图中所看到的,与索尼相比,这三款智能手机的图像都缺乏细节。在背景模糊和聚光灯的渲染方面,Vivo的摄像头最接近相机成像效果。另一方面,皮肤色调和饱和度在华为P50 Pro上更漂亮。小米做得稍显不足,捕捉到的图像曝光不足,细节非常少。我们还发现它的自动对焦在这些困难的条件下也表现不佳。

总的来说,即使是目前的旗舰手机,但仍然需要做出很多改进后,才能利用广角镜头拍出接近于全画幅摄像头拍摄的图像。后者能完全匹配Vivo的对比度,但能产生更好的饱和度和细节。在Vivo的智能手机上,背景中的所有聚光灯都是白色或某种黄色的阴影。在索尼的摄像头图像上,我们可以看到橙色、黄色和蓝色的聚光灯,这更接近于场景的原始颜色。此外,没有一款智能手机在夜间的散景模式下能捕捉到良好的细节。而索尼相机在这方面是遥遥领先。

Vivo X70 Pro+,散景模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:细节损失,分离不准确,聚光灯不饱和
华为P50 Pro,散景模式
华为P50 Pro,裁剪图:细节损失,分离略不准确
小米11 Ultra,散景模式
小米11 Ultra,裁剪图:强烈的细节损失,曝光不足,分离错误
索尼A7R IV搭载Loxia 50mm f/2镜头
索尼A7R IV搭载Loxia 50mm f/2镜头,裁剪图:出色的细节,饱和的聚光灯

在夜间使用散景模拟模式时,必须特别注意背景中聚光灯的渲染,一些手机在散景模式拍摄时,可以从一系列的镜头模拟模式中进行选择,因此也有不同的聚光灯渲染选项。例如,Vivo X70 Pro+使用蔡司品牌的镜头,当使用其散景模式时,你可以选择几个著名的蔡司摄像头镜头的模拟,包括Distagon、Planar和Sonnar。所有这些模式都以不同方式呈现聚光灯。其他智能手机也有类似效果,例如华为P50 Pro。

Vivo X70 Pro+,默认散景模式
Vivo X70 Pro+, Distagon
Vivo X70 Pro+, Planar
Vivo X70 Pro+, Sonnar
华为P50 Pro,默认散景模式
华为P50 Pro,圆环
华为P50 Pro,圆盘

耀斑

我们为这篇文章所拍摄的夜景通常都包括了在黑暗背景前的非常明亮的光源。在这些条件下,许多摄像头和镜头都容易出现耀斑伪像,当光线在镜头内散射或反射时,就会出现这种现象。

为了测试摄像头在耀斑方面的表现,我们观察了一系列在默认模式下拍摄的城市夜景图像。在这项测试中,Vivo X70 Pro+总体上做得最好。一些耀斑在其夜景拍摄中可见,但该Vivo的蔡司镜头比竞争对手能更好地处理这一现象。你可以看到,耀斑总体上控制得相当好,光源周围的剪辑光晕比iPhone 13 Pro Max小,左上角的干扰性反射比小米11 Ultra少。但这个光环周围的低对比度区域在Vivo上有时会比这两个对手大一点,所以总体上仍一些小的改进空间。

Vivo X70 Pro+,默认模式
Vivo X70 Pro+,裁剪图:耀斑一般控制得很好
苹果iPhone 13 Pro Max,默认模式
苹果iPhone 13 Pro Max,裁剪图:剪切区域较大
小米11 Ultra,默认模式
小米11 Ultra,裁剪图:更大的剪切区域

总的来说,在这次比较中,iPhone最容易出现耀斑,不仅在明亮的光源周围,而且在画面的其他区域也经常出现耀斑。观察同一张图片的右下角部分,当打开全尺寸时,我们可以看到iPhone上有相当侵入性的耀斑伪像,这很可能是图像拍摄场景对面的聚光灯的反射。仔细观察,在其他手机上也可以看到类似的效果,但要弱得多,不那么明显。

我们在上面的真实夜景照片中看到的情况也在实验室的耀斑测试所证实。Vivo在明亮的光源周围产生较小的强烈耀斑区域(下图中的红色区域),但有一个较大的不太强烈的耀斑区域(绿色)。右边的箭头形状在Vivo上也比在小米上低调很多,我们在上面的城市景观场景中也注意到了这一点。这些是在主摄像头上进行的单点光源的测量。

要了解更多关于DXOMARK如何测试耀斑的信息,请看这个视频

Vivo X70 Pro+,耀斑测试:小光环(红色),大的低对比度区域(绿色)。

小米11 Ultra,耀斑测试:光晕较大,但低对比度区域较小

结论

可以说,现代旗舰智能手机在夜间摄影方面已经有了长足的进步。虽然搭载高速镜头的全画幅相机仍然是那些追求极致图像质量的人的选择,但智能手机摄像头仍然日常使用的大众首选。智能手机也做的很好,甚至在非常低的光线下。这要归功于改进的硬件,有助于收集更多的光线和减少伪像,如耀斑,而且也有创新的软件功能,使用帧堆叠和图像融合(在连续的捕获或不同的摄像头模块之间),以最大限度地提高光量。

由于软件算法也可能导致图像伪像,且在数字放大时显示出纹理/噪点的局限性,对于目前的智能手机,最好的选择还是坚持使用内置摄像头的原生焦距。我们也期待着制造商在未来的机型上改善中间变焦的低光图像质量。另外,智能手机制造商的另一个挑战是优化手机摄影夜间模式的处理速度。这可以将这些模式整合到默认模式中,而不需要手动选择,因此用户可以在任何时候都能体验到图像质量的改善。苹果已经在这方面迈出了第一步,iPhone上有自动夜间模式,只是在纹理和噪点方面还没有达到与Vivo的手动夜间模式相同的水平。将类似Vivo的夜间模式图像质量与类似苹果的整合结合起来,可能是智能手机摄像头寻求更好的夜间摄影的重要方向。