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现在手机在拍照的功能上已经取得了很大的突破 。其实不只是拍照,在视频拍摄上,手机也很强了 。伴随着vlog和抖音、快手短视频的盛行,手机拍视频引起越来越多小伙伴的关注,询问我们有关手机视频拍摄能力的人很多,今天就集中来聊一聊 。
分辨率和帧率
我们看到的视频画面都有着分辨率的大小,720P、1080P以及4K等,照片有像素一说,视频的分辨率其实也可以此类比,720P实际指1280×720像素,计算一下就是921600像素,1080P为207万像素,4K也不过800多万像素 。
为什么手机CMOS明明都有几千万像素了,视频像素却这么低?实际上,任何一个相机,拍的视频分辨率都是远低于静态照片的 。拍照的时候,一般来说几秒钟才会拍一张,处理器表示毫无压力,因此可以动用全部传感器尺寸来感光,拍出来的照片动不动一两千万像素 。
但拍视频的时候,一秒钟至少拍25张或者30张图片,处理器的压力是拍照时的几十倍甚至上百倍,因此在拍视频的时候,默认只用传感器一部分面积来感光,因此4K也才800万像素 。
这里便引出了帧率问题 。使用手机进行视频录制的时候,可以对分辨率和帧率进行选择,比如1080P 30fps,或者1080P 60fps 。一般来说,一秒钟连续播放24个画面就会认为这个画面是动起来的,那么这个每秒钟24张就是视频的帧率,显然帧率越高意味着视频越流畅 。
此外,视频的帧率除了流畅度以外,还有一个功用,就是“升格” 。拍摄一个帧速率120fps的视频,仍然以每秒24帧进行播放,相当于把原来一秒钟的画面拉伸成了5秒,是什么效果呢?很简单,就是慢动作 。手机上的960p慢动作视频,就是这样实现的 。
视频裁切和防抖
当然了,分辨率和帧率上去了,文件的大小也就上去了,一分钟的4K视频就有着几百MB的大小,对手机存储要求很高,与此同时,运算量也大大增加,所以才会出现视频裁切 。
视频裁切是怎么回事?相信很多人已经发现,在位置没有移动的前提下,绝大部分手机从拍照切换到视频的时候,整体画面的视角会有所损失 。前面已经提到,相比起拍照,视频拍摄需要记录的数据量无疑是非常巨大的,因此拍视频的时候,厂商通常会减少CMOS的利用率来保证视频的整体拍摄效果,也就是视频裁切 。
不同手机视频裁切情况对比,来源:IT168
这种让CMOS留下冗余空间的做法,也给视频电子防抖提供了条件 。厂商出于营销宣传的目的,通常会着重强调手机搭载了光学防抖,营造出光学防抖一定比电子防抖更好的效果 。但对于视频这种大幅度的抖动来说,手机光学防抖的作用其实是很微小的,电子防抖在视频领域,可施展的空间则更大 。
电子防抖即纯算法实现的防抖,它通常基于多帧合成,基本原理是,单帧拆成多个分帧拍摄,然后对齐合成,多帧的交集可以合成一张不抖动的图像 。目前手机CMOS的像素越来越高,因而有足够大的冗余像素来完成对齐,但是计算量也大大增加,并不是任何格式下都能做到,所以,出现了有手机1080P 30fps有防抖,到了4K 30fps防抖就失效,这便是算力不足的结果 。
电子防抖原理
好在这些问题手机厂商并没有选择无视,现在不少中高端手机在镜头中加入了防抖系统,有电子防抖也有光学防抖,还有两者结合的混合防抖系统,各家都会用各种修辞手法变着法子夸自己的防抖系统 。
去年华为P20 Pro发布时提出了一个AIS人工智能防抖的概念,其核心是在传统的防抖算法中融合了AI,在OIS光学防抖、多帧对齐算法等基础上,通过机器学习来准确预测拍摄者意图,从而得到更加精准的相机位姿轨迹,实现更好的视频稳像效果 。
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