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EDoF 扩展景深技术的原理和效果

公司

2010-04-16 11:04

Palm Pre 和 Nokia E 系列低端机型 E52、E55 以及新近发布的 E5 都没有采用自动对焦镜头,而是以相机模块体积较小的 EDoF 技术作为替代。这种新技术和传统的定焦、自动对焦相比效果如何? Steve Litchfield 对该技术进行了介绍和实拍对比(via allaboutsymbian.com)。

EDoF 是扩展景深技术(Extend Depth of Field)的缩写, 这是诞生于数码时代的新技术。和笨重而昂贵的自动对焦机制不同,EDoF 的特制镜头针对三原色采用不同焦距,以此在定焦相机上显著提升画质。简单点说:数码相机传感器由 RGB(红绿蓝)三原色像素构成。在 EDoF 镜头里,红、绿、蓝光谱的对焦距离不同——具体细节是商业机密,我猜蓝色焦距更近、绿色稍远、红色最远。

照片被拍下来以后(这里其实是三张照片,分别对应 RGB 三原色),可视区域的每一部分都会被依次分析,并以该部分最锐利的 RGB 图像决定该部分采用的对焦参数;着色由整张照片所决定。每部分的具体尺寸也是商业机密,但很可能是 10×10 像素的方块。下图是用 Nokia E55 拍摄的样张:

//EDoF 实拍 – 注意前方的草和背景的树木、建筑似乎都在适当焦距上。很神奇,不是么?//

这听起来可能像是计算噩梦,但其实相机单元内部的电路可以非常快地完成这种重复性工作。在 EDoF 技术的帮助下,廉价定焦相机的景深得到显著延伸,一米外的物体在照片中相当清晰。传统定焦相机在两三米的距离上就变得模糊。EDoF 在日常使用中相比采用自动对焦的手机也有优势——不容易因为用户自身原因搞砸。

下面是采用自动对焦的 Nokia E90 和采用 EDoF 的 E55 在同一环境下的拍照效果对比。目标是一朵水仙花,距离大约一米,背景建筑的距离为 20 米左右。首先是 E90:

//花拍得很漂亮很清晰,但背景失焦。这在对焦相机上是必然的,只能将特定距离内的物体保持在对焦状态——这就是 “景深”。//

//这是 E55 的 EDoF 拍摄效果。像之前的照片一样,似乎所有物体都在焦距内。这是软件的把戏,但确实表现出色 Nokia 手机的 EDoF 相机对焦距离似乎是从一米到无限远。那朵水仙花的中央有点模糊,因为它的距离正好处在景深范围的下限。//

//Raw 镜头本身完成的工作和传统定焦镜头一样——向 4、5 米的距离定焦拍摄,景深从 2、3 米到无限远。但在镜头上附加的 EDoF 层以及相关电路的帮助下,景深延伸到 “一米至无穷远 “,而且图像中的很多部分都比传统定焦镜头更清晰,这也是 EDoF 带来的好处。//

但在暗光线下,比如夜晚、室内环境,你只能得到和其它短镜头定焦相机同样的景深、底噪和模糊的物体。还需要的注意的是,由于定焦的缘故,EDoF 同样没有微距能力,半米以内的物体都会模糊。

下面是三种技术在一些环境下的总结:

目标位置(在环境光较好的前提下 定焦(5230,iPhone 2G) EDoF(E55,Pre) 自动对焦(N95,3GS)
30cm(微距、评测照) 非常模糊 模糊 对焦后清晰(需要一点技巧)
1m(花、人物照) 模糊 清晰 对焦后清晰(需要一点技巧)
4m(合照、婚礼 清晰 清晰 对焦后清晰(需要一点技巧)
远处(风景) 略微模糊 清晰 对焦后清晰

更多的 E55 样张:

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对于绝大多数不擅长拍照的手机用户,EDoF 技术往往比自动对焦手机获得能更好的效果,而没有复杂的自动对焦机制也节省了有限的机身空间,降低了机身厚 度,对于不以拍照为主打功能的手机来说不失为好的选择。

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关注电子阅读、任何有趣的设备、IC 以及“历史的草稿”,相信移动设备与互联网的结合正促成近百年来最重要的一次变革。

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