什么是优秀的HDR
夏昆冈 于 2018.02.27 15:11:39 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.18/156

HDR已经成为当前手机摄像头的标配功能。HDR指的是高动态范围,它通过软件技术来弥补感光器宽容度不足的缺陷,让手机能记录更大光差的场景。经过多年发展,HDR的整体水平大大提升,但具体到同时期的不同机型上,水准差别依然很大很大。什么是优秀的HDR?

必须有自动HDR

HDR变得有意义,必须自动化。所谓自动化,指的是系统可以根据场景的变化来控制是否启动HDR以及控制HDR的力度。最近一两年的机型,基本都具有了自动HDR功能,而更早一些时候,大部分机型的HDR依赖手工开启,这意味着用户需要对场景的判断力,需要经验的支持,这对菜鸟用户来说很不友好。在《Soomal手机摄像头评分方案》中,我们对HDR效果的评估都是基于自动模式。

自动化是否优秀,有几个评估重点。某些HDR算法存在一些缺陷,例如在某些大光差,但阴影部分占比较小的场景中,并不会正确启动,或者时有时无,用户对成像结果心里没底,这自然也会显著影响拍摄体验。现在很多国产手机会出现该启动却没启动的现象,而这些缺陷在单一场景评估中无法被发现。还有一个是,HDR力度的控制是否合理,过度应用HDR有时甚至不如没有。

大力不一定能出奇迹

制造商=SMARTISAN;型号=SMARTISAN M1L;焦距=4毫米;等效焦距=28毫米;光圈=F2.0;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/2500秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2016.12.27 12:42:55
制造商=NUBIA;型号=NUBIA Z9 MINI;焦距=4毫米;光圈=F2.0;感光度=ISO100;曝光时间=1/446秒;日期=2015.06.03 16:14:32
制造商=VIVO;型号=VIVO XPLAY5A;焦距=4毫米;等效焦距=4毫米;光圈=F2.0;测光模式=中央平均;感光度=ISO100;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=10/17201秒;曝光程序=未知;场景类型=标准;日期=2016.03.08 17:13:52

早两年,HDR刚刚普及之处,很多厂商信奉的是“大力出奇迹”,以显示自家HDR给力。然后力度过大的HDR会导致画面光差变小,造成不真实的观感。现在各厂商也在往“适度”方向靠近,以保持应有的观感。但是,或者是因为炫技、或者技术上控制乏力,有些场景依然会出现用力过度的现象。

制造商=APPLE;型号=IPHONE 8 PLUS;镜头=iPhone 8 Plus back dual camera 3.99mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=29毫米;光圈=F1.8;测光模式=模式;感光度=ISO20;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/527秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.09.28 15:46:25

大力不一定能出奇迹,但不意味着大力度的HDR没有意义,能将宽容度扩展到极大的范围是技术的体现,但合理使力也是技术的体现。上图由iPhone 8 Plus拍摄,展现了惊人且比较合理的HDR力度。

暗部细节的控制

制造商=SAMSUNG;型号=SM-G9350;焦距=4毫米;等效焦距=26毫米;光圈=F1.7;测光模式=中央平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/6560秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.07.10 15:37:30
制造商=HTC;型号=HTC U-3W;焦距=4毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.7;测光模式=手动;感光度=ISO98;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/11697秒;曝光程序=未知;场景类型=标准;日期=2017.07.10 15:36:30
制造商=MICROSOFT;型号=LUMIA 950 XL;焦距=0毫米;等效焦距=0毫米;光圈=F1.9;测光模式=平均;感光度=ISO50;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=464/1000000秒;场景类型=标准;日期=2017.07.10 15:36:03;镜头=手动

不同的HDR算法会导致不同的细节表现,尤其暗部细节的表现。这组对比能清楚的看到三款手机在暗部细节上的差异,表现最好的反而是一款最老的机型,这其中算法起到决定性的作用。实际上,大部分手机的HDR暗部细节不佳,或者颗粒感强,或者降噪算法不敢开启大力度,否则会影响解析力。暗部细节只是一个方面,实际上它对中等亮度的区域一样会产生影响,为什么要观察暗部细节,只是因为它更容易被观察到。

弱光下无法开启HDR

其实很多手机的HDR在弱光下是几乎无效的,因为大部分HDR算法实际上会导致画质劣化,弱光下只会更加恶化。不够先进的HDR算法还会和多帧降噪算法冲突,而系统优先多帧降噪。你或许会疑惑,为什么不能多帧同时进行HDR和降噪呢?因为这是痛点,很多厂商的算法是买来的,是封装好的函数库,无法同时套用两个函数。

合成痕迹明显是有缺陷的HDR

制造商=XIAOMI;型号=4IM;焦距=4毫米;感光度=ISO100;曝光时间=1/1754秒;日期=2014.08.06 13:09:38

大部分HDR算法依赖多帧合成实现,那么手抖、被摄对象位移都可能导致出现合成失误,典型的例子有运动的人无法合成一个整体、摇摆的树枝出现重影等等。这是很多机型都有的问题,因为前后对齐和像素的筛选需要复杂的计算,处理器性能不够不行,算法效率低了也不行。

合成痕迹还表现在,合成对象边缘出现明显的“光晕”,这种问题在早期的HDR算法中非常常见,而现在已经不多见,或者说非常轻微了。

对质感的影响

制造商=APPLE;型号=IPHONE 8 PLUS;镜头=iPhone 8 Plus back dual camera 3.99mm f/1.8;焦距=4毫米;等效焦距=29毫米;光圈=F1.8;测光模式=模式;感光度=ISO100;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/4秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.10.08 11:55:43
制造商=APPLE;型号=IPHONE 8 PLUS;镜头=iPhone 8 Plus back dual camera 6.6mm f/2.8;焦距=7毫米;等效焦距=57毫米;光圈=F2.8;测光模式=模式;感光度=ISO20;白平衡=自动;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/150秒;曝光程序=程序模式;场景类型=标准;日期=2017.10.04 13:53:34

现有的HDR算法对不少对光泽敏感的材质存在负面作用,典型的例如金属、皮肤等。因为合成改变画面的明暗对比、灰阶等参数,而这些改变在这些材质的表现上,呈现出不佳的观感。这几乎是通病,即便是其他项目中表现非常出色的iPhone系列,质感表现也是有问题的。相对出色的是三星Galaxy S7/8以及同期的Note系列,它在力度方面表现更为克制,换得相对好的质感表现。

什么是优秀的HDR?

能正确的在不同的场景判断是否启动HDR并合理的给出控制力度,观感接近人眼实际看到的情况,暗部细节优秀,弱光下亦有改善画面的作用,合成痕迹轻微,对质感负面作用小,合成速度快,符合项目越多则越优秀。

虽然HDR水准在整体性的进步,但平庸者和杰出着之间存在代差,读者未必清楚这些。很多缺陷只有在实际拍摄中才能发现,少数几个固定场景不能说明问题,固定机位的室内测试,永远无法看到合成缺陷,这也是我们坚持实景拍摄评估的一个原因。这篇文章,基本是就是我们评估HDR优劣的基本依据。

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真想知道lumia 950xl宽容度到现在为止最好的吗?跟pixel2比呢,pixel2也很厉害。
发表于2018.03.09 18:21:10
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发表于2018.02.28 22:21:38
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这方面国产还有很大差距啊
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发表于2018.02.28 21:37:43
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