王 歡

計(jì)算攝影是基于傳統(tǒng)數(shù)碼攝影而衍生發(fā)展出來(lái)的一種新型數(shù)字成像技術(shù)，它能夠經(jīng)過(guò)一系列的軟件處理，通過(guò)光學(xué)成像、傳感器捕捉、智能化選擇、和數(shù)字計(jì)算等技術(shù)，將計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)字信號(hào)處理、圖形與圖像學(xué)等內(nèi)容進(jìn)行深層次的交叉整合，從數(shù)碼相機(jī)的成像原理上徹底改變傳統(tǒng)相機(jī)的拍攝方式。雖然這個(gè)名詞對(duì)于很多攝影師而言還相對(duì)比較陌生，但是隨著所拍照數(shù)字圖片畫(huà)質(zhì)的不斷提升，其實(shí)不知不覺(jué)中我們?cè)缇鸵呀?jīng)享受到它所帶來(lái)的好處。目前計(jì)算攝影技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于拍照手機(jī)的研制與生產(chǎn)中，并在專(zhuān)業(yè)數(shù)碼相機(jī)中也開(kāi)始有所應(yīng)用，各大手機(jī)和相機(jī)生產(chǎn)廠商大都成立了重點(diǎn)研究計(jì)算攝影技術(shù)的圖像算法中心。本文就從計(jì)算攝影技術(shù)入手，談一談其在拍照手機(jī)中的運(yùn)用及對(duì)攝影發(fā)展產(chǎn)生的影響。

1 計(jì)算攝影技術(shù)在手機(jī)中的應(yīng)用

1.1 提升拍照手機(jī)的成像效果

專(zhuān)業(yè)數(shù)碼相機(jī)大都體積較大，可以內(nèi)置大尺寸的影像傳感器和擁有豐富的鏡頭群，這是拍照手機(jī)永遠(yuǎn)也無(wú)法達(dá)到的。受限于自身體積，拍照手機(jī)想要在小型影像傳感器和相對(duì)單一的鏡頭選擇上，獲得相對(duì)高品質(zhì)的圖片拍攝效果，目前只能依賴(lài)于計(jì)算攝影技術(shù)。通過(guò)不斷地技術(shù)研發(fā)，拍照手機(jī)目前在很多攝影領(lǐng)域，例如人像攝影、夜景攝影和全景攝影等領(lǐng)域中，已經(jīng)獲得了不亞于部分專(zhuān)業(yè)數(shù)碼相機(jī)的水平。這表明計(jì)算攝影技術(shù)在許多方面已經(jīng)可以幫助拍照手機(jī)突破傳感器尺寸和鏡頭的限制，較好地解決諸如拍攝時(shí)曝光控制，景深選擇，降低噪點(diǎn)，光學(xué)變焦等一系列問(wèn)題，從而獲得理想的拍攝效果，計(jì)算攝影技術(shù)的不斷進(jìn)步無(wú)疑將成為推動(dòng)未來(lái)拍照手機(jī)發(fā)展的重要手段。

1.2 推動(dòng)手機(jī)攝影比重逐漸加大

在具備拍照功能的手機(jī)出現(xiàn)之前，幾乎所有的攝影圖片都是通過(guò)相機(jī)來(lái)完成拍攝的，隨著拍照手機(jī)的出現(xiàn)，個(gè)人移動(dòng)社交平臺(tái)的成熟，越來(lái)越多的人慢慢被培養(yǎng)出隨手拍照，實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)分享的習(xí)慣，為了迎合這種需求，手機(jī)廠商無(wú)不將拍攝功能作為手機(jī)諸多功能中一個(gè)最大的賣(mài)點(diǎn)，很多最新的計(jì)算攝影技術(shù)在手機(jī)中被率先采用，目前市場(chǎng)占有率排名靠前的蘋(píng)果，華為等品牌拍照手機(jī)主攝像頭后所搭載的影像傳感器，其性能已經(jīng)超過(guò)了很多小型數(shù)碼相機(jī)，并且為了配合計(jì)算攝影技術(shù)的需要，主流拍照手機(jī)幾乎都搭配了三到五枚攝像頭，可以實(shí)現(xiàn)從超廣角到長(zhǎng)焦距的自由切換。擁有計(jì)算攝影技術(shù)的拍照手機(jī)因其體積小巧便于攜帶，且功能強(qiáng)大操作方便的特點(diǎn)，受到很多攝影愛(ài)好者乃至專(zhuān)業(yè)攝影師的追捧，除對(duì)影像質(zhì)量要求較高的商業(yè)攝影以外，現(xiàn)階段絕大多數(shù)日常圖片是通過(guò)拍照手機(jī)來(lái)拍攝完成的。

1.3 提高手機(jī)攝影作品的成功率

手機(jī)與相機(jī)的結(jié)合，使得人人都可以成為攝影師。而拍照手機(jī)與計(jì)算攝影的結(jié)合，則大大提高了攝影作品的拍攝成功率。以往大多數(shù)人即便購(gòu)買(mǎi)了高級(jí)的數(shù)碼相機(jī)，由于對(duì)專(zhuān)業(yè)攝影技術(shù)的掌握知之甚少，看到喜歡的場(chǎng)景，也是胡亂按下快門(mén)，獲得一張相對(duì)普通的照片。其實(shí)大部分拍攝者對(duì)于自己的作品并不滿意，但又很想通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分享自己所拍攝的照片，對(duì)于大多數(shù)并沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)太多攝影理論知識(shí)也未必掌握專(zhuān)業(yè)圖像處理軟件的手機(jī)用戶而言，如果能夠在拍攝的過(guò)程中，不再需要調(diào)整拍攝菜單和進(jìn)行模式選擇，只需設(shè)定好拍攝內(nèi)容，輕松按下快門(mén)，拍照手機(jī)可以根據(jù)拍攝物體的種類(lèi)，光線的不同自動(dòng)進(jìn)行后期計(jì)算加工，就能完成圖片自動(dòng)美化處理，直接獲得滿意的效果，這樣能夠大幅提高圖片拍攝的成功率，這時(shí)一部加入了計(jì)算攝影技術(shù)的拍照手機(jī)就可以解決上述所有問(wèn)題。

1.4 加入更多智能化的拍攝場(chǎng)景

把照片拍好看是攝影最為基本的要求，而在此基礎(chǔ)上，若能拍攝出與眾不同的攝影作品，這才更能體現(xiàn)出計(jì)算攝影技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。拍照手機(jī)生產(chǎn)廠商在研制過(guò)程中，加入了眾多全新智能化的計(jì)算攝影元素，例如能夠?qū)崟r(shí)處理人像的美顏功能、多鏡頭設(shè)計(jì)、多幀畫(huà)面融合、自動(dòng)景深合成、拍后對(duì)焦、高動(dòng)態(tài)HDR、全景拼接功能等，這些預(yù)設(shè)的多場(chǎng)景拍攝效果在傳統(tǒng)攝影中，即便對(duì)于擁有豐富拍攝經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)攝影師而言，不借助于計(jì)算機(jī)后期處理軟件，也是很難實(shí)現(xiàn)的。但現(xiàn)如今，任何一個(gè)人只需擁有一部具備計(jì)算攝影技術(shù)的拍照手機(jī)，就可以在計(jì)算攝影技術(shù)的幫助下，輕松完成各類(lèi)場(chǎng)景特效的拍攝。智能化的手機(jī)攝影功能，在特效處理上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)數(shù)碼相機(jī)。

2 計(jì)算攝影技術(shù)對(duì)攝影發(fā)展產(chǎn)生的影響

計(jì)算攝影技術(shù)對(duì)于拍照手機(jī)帶來(lái)的影響已經(jīng)顯而易見(jiàn)，如果將這項(xiàng)成熟的技術(shù)運(yùn)用在專(zhuān)業(yè)數(shù)碼相機(jī)上同樣也可以極大地改善圖片的整體拍攝效果。數(shù)碼攝影技術(shù)經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的飛速發(fā)展，初期各大相機(jī)生產(chǎn)廠商普遍通過(guò)提升像素來(lái)提高圖片質(zhì)量，從最早的30 萬(wàn)像素，到幾百萬(wàn)像素，再到現(xiàn)在主流的5 000 萬(wàn)像素，甚至已經(jīng)可以超過(guò)1 億像素級(jí)。但是目前像素的提升已經(jīng)達(dá)到了瓶頸，大量實(shí)踐拍攝證明，人類(lèi)眼睛和相機(jī)鏡頭的分辨率都是有限的，單純依賴(lài)于提升像素?cái)?shù)量對(duì)于提高數(shù)碼圖片的整體質(zhì)量并沒(méi)有實(shí)際意義，只有通過(guò)高性能的芯片和先進(jìn)的計(jì)算攝影算法相互結(jié)合，才能在現(xiàn)有像素不變的情況下提升數(shù)碼相機(jī)的整體拍攝質(zhì)量，計(jì)算攝影技術(shù)的提升對(duì)未來(lái)攝影的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

2.1 攝影的方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變

數(shù)碼攝影的過(guò)程分為兩個(gè)步驟，圖像采集和后期處理，而在每個(gè)步驟里又有很多小要素。在圖像采集階段需要考慮相機(jī)與鏡頭的選擇，光線的運(yùn)用，畫(huà)面構(gòu)圖等。后期處理階段所涉及到的內(nèi)容就更多，畫(huà)面的亮度，對(duì)比度，反差，飽和度，各種特效濾鏡的運(yùn)用等。一直以來(lái)這兩個(gè)部分都是分開(kāi)獨(dú)立進(jìn)行的，數(shù)碼相機(jī)負(fù)責(zé)前期拍攝，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)影像后期處理。計(jì)算攝影技術(shù)的出現(xiàn)，把整個(gè)流程中的每一個(gè)要素點(diǎn)聯(lián)系在一起進(jìn)行拓展和整合，在數(shù)碼相機(jī)拍攝的部分就考慮到后期處理的內(nèi)容，比如通過(guò)數(shù)碼優(yōu)化改變相機(jī)的光學(xué)設(shè)計(jì)，調(diào)整相機(jī)鏡頭位置，改變光圈形狀，調(diào)整透視效果，在拍攝時(shí)采集可見(jiàn)光之外的光線進(jìn)行補(bǔ)光等。每一張圖片的拍攝過(guò)程，都運(yùn)用大量計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行技術(shù)支持，甚至采集到的大數(shù)據(jù)影像可以用非傳統(tǒng)的顯示方式進(jìn)行3D 或者VR 呈現(xiàn)，這些都可以歸入到計(jì)算攝影的范疇內(nèi)，計(jì)算攝影技術(shù)加入到數(shù)碼相機(jī)中，使得數(shù)碼攝影的方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

2.2 攝影藝術(shù)越發(fā)大眾化

拍照手機(jī)出現(xiàn)之前，只有專(zhuān)業(yè)攝影師才會(huì)花費(fèi)大量資金去購(gòu)買(mǎi)昂貴的攝影器材，作為一名攝影師在拍攝之前還需要學(xué)習(xí)大量的攝影專(zhuān)業(yè)知識(shí)和相機(jī)的操作方法，在不斷實(shí)踐當(dāng)中提升自己的拍攝技術(shù)，這些在一定程度中限制了攝影藝術(shù)的大眾化步伐。直到拍照手機(jī)的普及才發(fā)生了轉(zhuǎn)變，通過(guò)計(jì)算攝影所拍攝的照片不再需要絕對(duì)依賴(lài)于拍照者的專(zhuān)業(yè)攝影知識(shí)和專(zhuān)業(yè)相機(jī)大畫(huà)幅的圖像傳感器，先進(jìn)的數(shù)字算法和強(qiáng)大的芯片在數(shù)碼攝影中扮演著至關(guān)重要的角色，攝影師只需面對(duì)拍攝場(chǎng)景，選擇好合適的構(gòu)圖按下快門(mén)，拍攝過(guò)程中并不需要知道數(shù)碼相機(jī)中的計(jì)算攝影具體做了些什么，所拍攝出的照片效果卻比以往更加出色，這提高了大眾的拍攝需求，使得原本高高在上的攝影藝術(shù)成為生活中的一項(xiàng)日常行為，變得越發(fā)大眾化。

2.3 數(shù)碼相機(jī)日漸小型化

拍照手機(jī)日新月異的發(fā)展，對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)的研發(fā)造成了巨大的沖擊，如今拍照手機(jī)幾乎已經(jīng)人手一部，越來(lái)越多的攝影師在外出拍攝時(shí)，也不再愿意背負(fù)著體積龐大的攝影器材。數(shù)碼相機(jī)生產(chǎn)廠商也在不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)思路，追求新相機(jī)的小型化，低重量，智能化。從目前的發(fā)展趨勢(shì)中我們不難看出，絕大多數(shù)廠商已經(jīng)將數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展重點(diǎn)放在了微單和無(wú)反相機(jī)的研制上，逐步淡出傳統(tǒng)單鏡頭反光相機(jī)的器材領(lǐng)域。這類(lèi)數(shù)碼相機(jī)去掉了機(jī)身中的反光鏡，使得機(jī)身體積減少，重量變輕，這無(wú)不依賴(lài)于計(jì)算攝影技術(shù)在新器材設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)，可以在相機(jī)小型化的同時(shí)，使的相機(jī)的硬件發(fā)揮出更大的作用，同時(shí)也可以讓那些通過(guò)拍照手機(jī)喜歡上攝影的愛(ài)好者們，開(kāi)始將目光投入到小型化數(shù)碼相機(jī)上，促使專(zhuān)業(yè)數(shù)碼相機(jī)和拍照手機(jī)一起同步獲得發(fā)展。

2.4 改善攝影作品的拍攝效果

一般對(duì)攝影的理解，就是按下快門(mén)，生成和人眼看到景物一模一樣的照片。計(jì)算攝影技術(shù)的出現(xiàn)突破了光學(xué)元件的物理限制，改善了圖片的拍攝效果。通過(guò)計(jì)算攝影可以將多張照片甚至多個(gè)不同鏡頭所拍攝的照片合成處理之后，生成一張高畫(huà)質(zhì)照片，其清晰度大大超過(guò)了相同像素直接拍攝的效果。以往數(shù)碼相機(jī)在測(cè)光時(shí)，很難同時(shí)兼顧明亮和昏暗的區(qū)域，但是通過(guò)搭載計(jì)算攝影技術(shù)，就可以通過(guò)以不同亮度級(jí)別分別拍攝的多張照片，然后將這些照片合并為一張照片，通過(guò)這種方式獲得的數(shù)碼照片，能夠更為細(xì)膩的表現(xiàn)畫(huà)面中的細(xì)節(jié)。同樣，計(jì)算攝影技術(shù)還可以用來(lái)改善圖片局部的色彩和光線，從而獲得層次更豐富，成像效果更出色，色彩更飽滿艷麗的圖片。此外計(jì)算攝影技術(shù)還能為數(shù)碼相機(jī)帶來(lái)更強(qiáng)的防抖效果，超強(qiáng)的夜景拍攝能力，獲得更加清晰的數(shù)碼圖片。

2.5 對(duì)于傳統(tǒng)攝影的重新定義

攝影被稱(chēng)為瞬間的藝術(shù)，長(zhǎng)久以來(lái)以真實(shí)記錄畫(huà)面作為其主要功能，而計(jì)算攝影在手機(jī)中的運(yùn)用，所得到的畫(huà)面其實(shí)是經(jīng)過(guò)數(shù)字改良的，除了新聞紀(jì)實(shí)攝影之外，攝影師不再以“所見(jiàn)即所得”作為攝影的唯一標(biāo)準(zhǔn)。例如計(jì)算攝影技術(shù)通常通過(guò)對(duì)于同一畫(huà)面拍攝大量不同參數(shù)的圖片，然后進(jìn)行復(fù)雜的分析，尋找到最佳優(yōu)化組合，再將這些數(shù)據(jù)計(jì)算并且結(jié)合在一起，獲得一個(gè)完美的畫(huà)面，通過(guò)這種有別于傳統(tǒng)攝影方式所拍攝出來(lái)的圖片，整體效果看上去更為出色，但圖片看起來(lái)和真實(shí)場(chǎng)景是有所區(qū)別的，畫(huà)面中產(chǎn)生了部分虛假的成分，這可以算作是一種不真實(shí)的影像。同樣，以往專(zhuān)業(yè)攝影師需要通過(guò)拍攝多張圖片后期加工才可以得到的全景照片，現(xiàn)在僅需使用拍照設(shè)備對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行掃描，計(jì)算攝影瞬間就可以完成一張全景照片，這種看似復(fù)雜的全景拼接技術(shù)已是數(shù)碼相機(jī)中一個(gè)最基本也最簡(jiǎn)單的功能?？梢哉f(shuō)，未來(lái)數(shù)碼相機(jī)和拍照手機(jī)的拍攝效果好不好，不僅要看傳感器大小，鏡頭焦距長(zhǎng)短，像素多少，更重要的是要看其所應(yīng)用的計(jì)算攝像技術(shù)先進(jìn)性如何，攝影在計(jì)算攝影時(shí)代中被再一次重新定義。

3 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算攝影是一門(mén)廣泛運(yùn)用在攝影領(lǐng)域里的新興技術(shù)，它可以將數(shù)碼相機(jī)的硬件設(shè)計(jì)與軟件計(jì)算能力進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過(guò)數(shù)字算法的全面升級(jí)，突破數(shù)碼感光元件物理上的局限性，增強(qiáng)拍照手機(jī)和傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)的數(shù)據(jù)采集和處理能力，全方位的表現(xiàn)畫(huà)面中的場(chǎng)景信息?？傮w而言，在拍攝過(guò)程中使用計(jì)算攝影的次數(shù)越多，拍攝期間進(jìn)入相機(jī)鏡頭的信息內(nèi)容就越多，一部拍照手機(jī)或者數(shù)碼相機(jī)，它具備的計(jì)算攝影技術(shù)越先進(jìn)，計(jì)算功能越強(qiáng)大，其拍攝出的圖片效果就越好。計(jì)算攝影已然成為當(dāng)今攝影中一項(xiàng)不可或缺的組成部分，并將為未來(lái)攝影藝術(shù)的發(fā)展提供更多的可能。