低光世界里的拍摄秘密

流言

诺基亚Lumia 920的一个很大卖点就是低光拍摄，其他手机也纷纷跟进。那么，什么才够得上低光拍摄？低光拍摄的工作原理又如何呢？让我们一起“摸黑”进入这低光的世界，一探究竟。

多低的光算低光

都知道白天比夜里亮，中午比下午亮。但是，阴天的响午与晴天的傍晚，什么时候更亮？同为早晨八九点的北京和上海，哪里更亮？这时，光凭人的感觉是有点拿不准的，我们需要有一个严格的科学标准，才能精确测出光线的强弱。先让我们了解几个与光相关的度量术语，以便更好地理解后面所解析的低光拍摄。

光强（Luminous intensity），即光源的发光强度，计算单位是坎德拉（Candela），简写为cd。光强过去所用的单位为烛光（Candle），一枝标准蜡烛所发的光的强度为1烛光。我国早些时候把每1瓦的白炽灯的发光强度称之为1烛光，比如25瓦的就称之为25烛光。1烛光约等于现在新单位的1cd。

光通量（Luminous flux），即每秒钟内由光源所发出或者由被照物体所吸收的光能总量，单位是流明（lm）。

照度（luminosity），指物体被照亮的程度，照度的单位是勒克斯（lux，lx）。1勒克斯等于1流明的光通量均匀分布于1平米面积上的光照度，通俗地说，就是距离一个烛光的光源1米远而与光线正交的面上的光照度（即所谓一米烛光）。照度的大小，取决于光源的发光强度，及光源与被照体之间的距离。

5勒克斯算得上是低光了，一般大阴天的时候室内差不多就只有这么亮。无月的黑夜，照度则只有0.001～0.02勒克斯，月夜也只有0.02～0.3勒克斯，夜晚有路灯的道路可达15～30勒克斯，路灯照不到的地方则连10勒克斯都没有，这些都可算在低光拍摄的范围内。

虽然有专业的测光仪，不过价格不菲，而且一般人也用不上它。其实手机上有不少测光软件，比如Light meter，用它就可以测量周围光线强度，能够直接读取具体的勒克斯数值，虽然有误差，但作为个人参考还是不错的。

Lumia 920的摄像头结构

网上流传一段视频，表现的是暗室拍摄中，Lumia 920（以下简称920）秒杀苹果等手机，引发果粉与诺粉的口水战。果粉质疑视频中920有打闪光灯，比赛不公。而诺粉则指出那是920的对焦灯，并不影响最终成像结果。那么920的摄像头到底是什么样的呢？让我们先深入内部看看它的结构。

不管是手机摄像头，或者是数码相机、监控、笔记本摄像头等，应用场景不同，但它们的基本结构却大同小异。如果将一个摄像头拆开，会发现它们一般是由PCB电路板、DSP芯片、传感器（Sensor）、IR红外滤波片、基座（Holder）及镜头（Lens）组成。

Photokina 2012大会上，卡尔·蔡司曾展示过920摄像头的拆解模块，镜头、传感器、DSP芯片、PCB板等一应俱全，可见920并没有颠覆摄像头的传统结构，而只是在此架构的基础上进行了各种增强，从而才在低光拍摄中令人瞩目。

低光世界Lumia 920怎么做

手机摄像头的工作流程一般是，景物通过镜头生成光学图像，经过IR红外滤光片过滤后，投射到图像传感器上（CCD或CMOS），传感器将图像转换为电信号，经过模数转换（A/D）成为数字图像信号传送到数字信号处理DSP芯片中，DSP处理完成再通过PCB板上的数据总线传输到手机中的System LSI进行处理，最后通过LCD屏幕显示出来。

让更多的光进入

镜头是光线进入920摄像头的第一关。显然，在低光的环境下，镜头的光圈越大，能纳入的光线也就越多，拍出的照片也就越明亮。果粉们常常炫耀iPhone 4S/5有着F2.4大光圈，而920采用的是F2.0光圈的卡尔·蔡司镜头，比iPhone大出两个级别。注意，光圈值以F来表示，它是焦距与入孔直径之比，F后的数值越小代表通光孔径越大。

让快门关得更慢

拍出的照片亮不亮，关键取决于通过快门进入镜头的光线总量。方法有两种，一种就是上面介绍的加大光圈，“门”开得大，进来的光自然就多。另一种方法就是延长曝光时间，“门”开得不大，但开的时间长，也能加大进光量。920的夜拍功能超群卓众，事实上主要靠的就是第二种方法，它采用了强制性的慢快门。

从技术上来说，控制快门有多快是最难的，最快的快门速度是衡量一款摄像头的重要参数之一。不过要控制快门延迟，让它关得慢一些，相对容易得多。既然如此，那么其他手机厂商同样也可以通过延迟快门速度来增强曝光啊，为何他们都不做？这是因为，延迟快门容易，但延迟后会因为手的抖动而产生更严重的后果：图像模糊。相比快门的控制，防抖则是一个更艰深的任务。

920增加的“浮动镜头”技术专为防抖，这也为夜拍时延迟曝光奠定了坚实基础，从而可拍出比其他手机更亮的照片。浮动镜头（Floating lens）是一项光学防抖技术，它是安装在一组微小的弹簧上的可移动式镜片组，随时调整因手抖而改变的光轴，让光轴尽量保持在一直线上，从而达到稳定画面的作用，说白了就是以抖动来防抖动。

现在大部分手机采用的还是数字防抖技术，在已成像的图像中，保留物体主体去掉模糊部分的像素，实际上跟后期PS性质相似，所以效果大打折扣，与920的光学防抖不可同日而语。

让传感器更好地捕捉光线

光线通过镜头进入摄像头后，还需要通过图像传感器将它捕捉下来。920传感器采用最新的背照式传感器，增强了摄像头在低光环境下的采光。

传统的前照式传感器（BSI），感光二极管在电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响。背照式传感器（BSI）对此做了改进，它将感光层的元件调转方向，这样镜头过来的光从背面直射进去，避免了在传统传感器结构中，光线受微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响。背照式传感器在低光环境下，效果尤其明显。

让“后台”处理更好更强

在920低光拍摄中，幕后的PureView（纯景）技术支持功不可没。PureView其实就是一个数字成像标准，由诺基亚与卡尔·蔡司合作研发，因诺基亚808而一举成名。

PureView技术的核心是“超采样”（Oversampling）。打个比方说，一个千万像素的相机拍摄的照片质量已经非常高了，如果达到四千万像素，那照片的质量就更为精细，而且多级放大之后也不会出现马赛克。而920的传感器虽然是八百七十万像素，但是它的实际图像质量却与六千万像素相近！因为超采样技术，可以将八个像素点“浓缩”到一个像素点上，整合成一个“超级像素点”。这样一来，在同等强度的光线进入镜头后，就会照射出比一般八百万像素传感器所拥有的大得多的像素点，这样拍出的照片自然要精细得多，而且在低光环境下出现的噪点也大大减少，成像质量极大提高。

拍照已成为许多人选择手机的一个重要参考，可能Lumia 920暂时领先了，但是其他竞争者会很快赶上来。不过从目前阶段的技术发展来看，竞争对手的改进基本上不会脱离上述思路。