扩展DXOMARK手机摄像头测试基准:“广角”评分

发表于:2019-09-20

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广角镜头是静态成像和视频中用途极为广泛的工具,不但非常适合拍摄狭窄的室内空间,还可以在拍摄风景或城市景观时将更多的场景“挤入”画面里。在人物摄影中,当群体的人数太多而无法将所有人都纳入标准镜头的视野里时,只需切换到广角镜头,问题就迎刃而解;广角也可以打造出极具创意的效果,例如,它比更长的镜头更能创造出更接近拍摄对象的感觉。

传统上,在35毫米全画幅格式下,任何视角比50毫米标准镜头更宽广的镜头都被认为是广角镜头,而28毫米和24毫米可以说是全画幅相机上最受欢迎的广角焦距;超广角镜头则提供短至10毫米的焦距。

不过,在智能手机摄像头上,情况却略有不同。因为一直以来,广角镜头都是手机的标配,大多数手机的主摄像头焦距都介于24到30毫米之间。随着多摄像头配置变得越来越普遍,智能手机搭载超广角摄像头的风潮也逐渐兴起。

华为P30 Pro主摄像头图像
华为P30 Pro超广角摄像头图像

LG在2016年推出G5机型时,成为了第一个推出超广角功能的品牌,但之后其他厂商很快地纷纷效仿,如今几乎所有的高端智能手机都搭载了超广角镜头,大大扩展了手机摄影者的创作可能性。这就是我们现在为DXOMARK手机摄像头测试基准添加新的超广角测试项目的原因。一如我们目前的主摄像头和远摄变焦功能测试,我们会在各种焦距、光线条件和使用情况下审视超广角摄像头的性能。

除了广角测试之外,我们还为低光测试添加了一个新的“夜间摄影”分数,并将DXOMARK Mobile评分重命名为DXOMARK Camera。有关我们对于智能手机摄像头的测试和评分的更多细节,我们建议您阅读以下文章:<DxOMark Camera评测基准和评分>和<DxOMark Camera如何为智能手机摄像头评分>。

超广角测试条件

我们在户外高光和典型室内照明条件下的真实场景中,对超广角摄像头进行测试,使用的光线水平大约介于1000到50勒克斯。每次进行测试时,我们的团队在各种测试场景中拍摄100多个室内和户外图像。在这些测试场景中拍摄的用意在于涵盖各种典型的超广角用例,以便评鉴每个图像的一系列图像质量属性。图像质量的测量以焦距2毫米为档位,测试范围介于等效20毫米到摄像头最广阔的视野设置。

请注意,下面的图像仅用于说明,不代表实际的测试场景。

风景
城市景观
集体合照
建筑
室内设计
广角特写镜头

超广角对图像质量的挑战

在分析测试场景中的图像和视频结果时,我们会查看与测试主摄像头相同的所有图像质量属性,包括曝光和动态范围、演色性、纹理和细节、图像噪点以及自动对焦性能和准确度。

超广角对图像质量的挑战

例如,拍摄更宽广的视场可能会增加场景的对比度范围。在广角图像中,这通常会导致HDR效果稍微过于明显,从而使图像看起来不自然。为了获得良好的效果,广角摄像头应该在拍摄高光位和阴影细节之间找到一个很好的平衡,并使图像呈现自然的对比度和色彩。

与多摄像头配置中的主摄像头相比,当前手机上的广角摄像头拍摄的细节通常较少,噪点则较多。然而,这两种属性在多种广角图像中都非常重要,例如风景和人像,这就是我们在图像质量评鉴中如此重视它们的原因。

细节和纹理
细节和纹理,裁剪图
图像噪点
图像噪点,裁剪图

这些“经典”图像质量属性在我们对图像质量的评鉴和评分中非常重要,而我们广角测试中的伪像测试则比通常的测试更重要,因为超广角镜头的构造和宽广的视场比具有更长焦距的镜头更容易受到各种伪像的影响。通常,图像伪像的数量和可见性会随着视场的宽度而增加;在广角的所有变焦设置中提供良好的图像质量,对于镜头设计者和手机制造商而言都是一大挑战。

我们的评分系统是基于用户体验。任何图像质量属性如果会显着改善或恶化用户体验,都会对其广角分数产生重大影响。例如,如果图像强烈曝光不足,即使所有其他图像质量属性都很好,它的分数也会被拉低。

畸变

广角镜头产生的畸变通常比标准镜头或远摄镜头更多;在使用超广角摄像头拍摄的图像中,场景中的直线通常也会弯曲或变成弧线,特别是靠近画面边缘处。典型的建筑和城市场景内有许多直线和边缘,因此在建筑图像或城市景观中,这种效果往往最明显。

在下面的比较中,您可以看到不同手机之间的畸变差异非常大。华为P30 Pro图像中的直线最直,畸变也最少;三星Galaxy S10+的视场比较广阔,但仍然能够很好地控制畸变;索尼Xperia 1的畸变效应最明显,建筑物上的大多数直线都显然变成了曲线。

华为P30 Pro,畸变最小
三星Galaxy S10+,轻微畸变
索尼Xperia 1,畸变明显

一些手机会在图像处理中校正畸变,一些手机甚至会根据画面的内容应用校正。在下面两个样张中,您可以看到,当小米米9在画面边缘附近检测到人物时,应用了较少的畸变校正。这样做是为了尽可能自然地呈现拍摄人物,并且避免拍摄人物上出现校正伪像。

画面中心有拍摄对象时的畸变校正
当主体靠近画面边缘时,应用较少的畸变矫正以避免身体变形

面部变形

画面边缘附近的面部也会受到畸变的影响,导致头部和面部特征变形。镜头的焦距越短,视角越大,这种效果就会越明显。以下样张都是用镜头的最短焦距拍摄的。这种效果在Galaxy S10+上最为明显,当然它提供的视野也最为宽广。在索尼拍摄的图像上也能明显注意到这个问题,但是控制得相对较好。

华为P30 Pro,明显变形
三星Galaxy S10+,强烈变形
索尼Xperia 1,变形相对可控

锐度损失

在超广角镜头上,角落变得比较不清晰或视场中的锐度损失通常比在标准或远摄镜头上更明显。在下面样张中,您可以看到该摄像头拍出了丰富的细节,在图像中心也很好地呈现了低对比度的精细纹理;然而,在画面边缘处,图像却变得模糊,细节也很少。

华为P30 Pro,画面边缘的纹理
华为P30 Pro,裁剪图
华为P30 Pro,画面中心的纹理
华为P30 Pro,裁剪图

透视倾斜

摄像头向上倾斜时,畸变会导致垂直线向中心倾斜,这就是“透视倾斜”,有时也称为“平行线会聚”。一如先前的一些伪像,这种效果在超广角镜头上通常比在较长的镜头上更加明显。理论上,通过陀螺仪数据可以确定手机的倾斜角度,从而校正倾斜效果,但是迄今为止,就我们所知,没有任何制造商实现了这样的系统。

在下面的比较中,您可以看到三个图像都有透视倾斜,但三星和索尼的效果比较明显,因为它们的视场都比华为手机更加广阔。索尼图像也显示出非常强烈的畸变。

华为P30 Pro,轻微透视倾斜
三星Galaxy S10+,强烈透视倾斜
索尼Xperia 1,强烈透视倾斜

耀斑和彩色边纹

超广角照片常见的伪像还包括彩色边纹和耀斑等问题。彩色边纹明显地出现在图像中的高对比度边缘上,这是由色彩通道之间的清晰度和白平衡(例如,当绿色通道比红色和蓝色更灵敏时)差异引起的。

光线(通常来自明亮光源)在镜头系统内散射时,会产生镜头耀斑。同样地,与其他类型的镜头相比,这种伪像可能更容易出现在超广角照片中。幸好,图像处理可以轻而易举地校正这种效果。

在下面的三张比较图像中,沿着高对比度边缘都可以看到纵向色差,这一问题在华为P30 Pro上特别明显。另外两款手机(尤其是三星),在超广角摄像头上显然将这一问题控制得更好。

华为P30 Pro,特别明显的紫色边纹
华为P30 Pro,裁剪图
三星Galaxy S10+,轻微的紫色边纹
三星Galaxy S10+,裁剪图
索尼Xperia 1,可见的紫色边纹
索尼Xperia 1,裁剪图

评分

计算广角分数时,我们分析了上面列出的所有图像质量属性(包括伪像),从20毫米等效焦距开始测试,每档位减少2毫米,一直到摄像头最短的焦距设置为止;我们还测试默认的广角焦距。在当前手机上最常见的16-20毫米范围内的测试结果的权重会比视角更大的设置要来得更重。广角分数对搭载了这项功能的手机来说是一个加分项,但如果表现不好也不会拉低总体得分。后我们将广角分数输入DXOMARK Camera的子分数中,一如变焦或散景分数;未搭载超广角镜头的手机的广角分数则为零。

也就是说,更宽广的视角可以帮助提高“广角”得分。 例如,如果两个设备在 16-20 毫 米范围内获得相同的分数,但是其中一个设备还能提供更宽的 12 毫米视角,则该设备将 获得更好的“广角”得分。 但另一方面,如果设备在 12-20 毫米范围内提供的图像画质 不良,则其得分将低于最大视角较窄但图像质量良好的设备。

然后,我们将广角分数输入 DXOMARK Camera 的分数中,一如变焦或散景分数;广角分数 对搭载了这项功能的手机来说是一个加分项,但如果表现不好也不会拉低总体得分。未搭 载超广角镜头的手机的广角分数则为零。

新增的广角评分只会增加而不是减少DXOMARK Photo和 DXOMARK Camera的总分


没有了

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