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2001年第一塊夏普11萬像素ccd誕生以來，人們便一直認為，想要記錄到銀河這種壯麗炫美的景象，都是各種高端單反才有的功能。的確是這樣，因為早期的手機感光原件都是ccd，感光能力差，低小，防噪聲串?dāng)_能力小，噪點一片，即使進行1/17秒這么短的曝光都會產(chǎn)生大量的噪點。而單反呢，靠著體積優(yōu)勢，可以隨隨便便得到非常大的像素。大像素的最大優(yōu)勢就是感光能力強，而且因為像素大，驅(qū)動一顆像素的電壓也高，因此低電壓下產(chǎn)生的噪點也更少。因此，在早期，手機拍銀河都是被當(dāng)笑話看的。
不過，也由于各種高端單反器材過于笨重，攜帶不便，人們一直都有手機能不能拍銀河的想法。畢竟手機的劣勢是小底，但是優(yōu)勢不少:計算算力強，可以試驗各種降噪算法;等等等。因此，關(guān)于手機拍銀河，一直都有人不斷夢想著。
而不久后，隨著手機CMOS的發(fā)展，手機廠商為了得到更好的圖像，瘋狂堆大底和大像素。堆到最后，使得手機有了一定的暗夜感光能力。堆的最大的就是諾記808，1/1.2寸大底賦予了這款手機極高的感光能力。
于是，當(dāng)年手機拍銀河的想法立刻就有人想到了:諾記808這款手機軟硬底子在當(dāng)時已經(jīng)算是頂級了:大底，最高支持2.7秒長曝光，大底賦予感光力，長曝光賦予更多的感光量，有人試著是不是能用這機子拍銀河。嘗試的結(jié)果堪稱驚艷:雖然單張樣片拍不出來銀河，但是多幀疊加之后，效果還是可以的:此時相片上至少能看見銀河的影子了。
圖1:諾記808拍攝的銀河，參數(shù)全拉滿，106幀疊加
但是這很顯然不能讓人滿足。因為這銀河雖然有影了，但是顏色黃色，不能還原出正確顏色不說，噪點太多使得整張圖片畫質(zhì)不可以使用。
于是，后面還是有更多的人企圖用手機拍出質(zhì)量更好的銀河。但是，手機底大小已經(jīng)堆到極限了，不能再大了。奇葩倒是也有，比如松下出了幾款機子，除了300克重的機身不說，23MM厚的機身不說，這底才只堆到一英寸，與其說是手機不如說是披著手機外殼的相機，而且最高支持3秒長曝光。
在一些廠商狠磕大底的同時，一些廠商開始劍走偏鋒:手機不能保留正常形態(tài)情況下拍出好銀河嘛？答案似乎很明顯，就是算法。因此，硅谷一個團隊inovision在此利用1/3寸底的手機CMOS成功開發(fā)出了25秒長曝光噪點可用的算法，堪稱奇跡?？墒窃龠M一步推進，inovision團隊也碰到了問題:這個算法里面無論再怎么優(yōu)化，也不能再在更長的時間內(nèi)降下噪點了。算法這條路眼看又要到盡頭，如果這條路無法繼續(xù)走下去，恐怕今天我們真沒法看到手機拍銀河了。
好巧不巧，大洋彼岸一家企業(yè)中興CEO侯為貴發(fā)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)在未來應(yīng)該是一個重要渠道，于是決定走互聯(lián)網(wǎng)銷售路線，成立子公司Nubia。在一開始，Nubia并沒有把拍照作為要點來營銷，依然走的互聯(lián)網(wǎng)手機廠商傳統(tǒng)路線，拼價格，拼配置。這一切因為一個人到來而改變，一個很喜歡攝影的高管里強，他提議把單反功能融入到手機里面去，這也是一個不錯的賣點。估計里強自己都沒想到這個提議開創(chuàng)了手機影像發(fā)展一個新階段，專業(yè)攝影開始普及到手機，手機擺脫了低端卡片的地位和堆料的地位，靠著專業(yè)攝影功能，手機創(chuàng)作余地大大增加，極大的豐富了手機作為一個攝影工具的功能，稱為手機影像第二次革命不為過(第一次就是夏普加上手機攝像頭)。在開發(fā)單反融入手機的算法當(dāng)中，一切順利，為了讓手機色彩還原更接近單反(因為色彩還原做好才能做白平衡這類其他單反參數(shù)，否則白平衡無論怎么做都是沒用的)，中興收購了數(shù)家算法公司，在13年初步構(gòu)建了自己的色彩管理系統(tǒng)，這套系統(tǒng)也是今天中興影像最重要的護城河之一。而就在開發(fā)長曝光算法時出現(xiàn)問題——這個問題是老問題，長曝光在達到3秒以上的時候，噪點就壓不下去了，之后發(fā)色也會詭異，拍出來效果近似于諾記808。
在中興一籌莫展的時候，一家被收購的企業(yè)推薦了inovision團隊。中興聞訊迅速收購這個團隊。在得知這個團隊已經(jīng)開發(fā)了25秒長曝光算法但是之后一籌莫展，中興開始讓自家團隊接手繼續(xù)磨合這一算法。中興影像工程師發(fā)現(xiàn)了這個算法缺陷在于參數(shù)和中間邏輯運算過程不精確，但是精確化這一算法需要大量實驗數(shù)據(jù)不斷擬合，得到最精確的參數(shù)，并優(yōu)化邏輯路徑。隨后一年半間，中興和inovision團隊在各處光污染較輕的地方進行了大量的實拍，運用單反和手機圖像對比，以優(yōu)化算法，據(jù)說拍照總張數(shù)接近2萬張，總時長接近一萬小時。在這種巨資投入下，手機納入單反功能最重要也是唯一一個攔路虎——長曝光，就這樣被中興攻克了，在后期曝光時間達到15分鐘以上后，終于能拍出來令人滿意的銀河照了。最終，中興團隊把曝光最長時間限定在21分鐘。此時距離諾記808發(fā)布經(jīng)過了4年時間，很多外國團隊在觀看中興拍出的銀河照片之后，直呼不敢相信自己的眼睛，不敢相信這是1/3寸小底拍出來的。而這項功能，中興花費大量精力終于攻克，自然要好好贊美一番，于是第二年“可以拍星星的手機”z7系列發(fā)布了。如下為樣張，相對諾記808系列成片質(zhì)量簡直天翻地覆。
Nubiaz7mini拍攝銀河，曝光時間1分鐘
Nubiaz7mini拍攝銀河，曝光21分鐘，地景后期合成
Nubiaz7mini拍攝銀河，曝光時間6分鐘。地景后期合成
Nubiaz7mini拍攝銀河，水印后加，曝光12分鐘，地景沒有后期合成，因此由于用了赤道儀，跟蹤銀河拍攝，地景自然糊了，這張照片是z7系列封神之作，因為它的畫質(zhì)已經(jīng)達到了入門微單的水平，可以勝任雜志，報紙等媒體的需要。最關(guān)鍵的還是這是在1/3寸小底上拍的，畫質(zhì)好于1寸大底，在當(dāng)時不可想象
而同時另一條道路，堆料道路也沒有停歇。松下痛定思痛，在前面幾個一英寸相機手機失敗之后，重整旗鼓，推出了新作松下CM1。它借鑒了inovision公開發(fā)表在論文上的算法，就是上文的25秒降噪算法，由于CM1底大，因此可以把曝光時間延長到一分鐘而依然不糊。于是CM1靠著大底優(yōu)勢抵消了它對于Nubia算法上的劣勢，自然而然成為了第二部畫質(zhì)可用，而且色彩不偏色的拍銀河利器。不過相較于Nubia而言，算法上還是有劣勢，致使CM1還是會有些許偏色。如下是它的樣張。
松下CM1銀河，曝光時間40s，圖源網(wǎng)絡(luò)
不過CM1依然是大厚機身，這使得它依然可以看成披著手機外皮的微單，拿微單對決手機，不太道德啊。
在之后，由于拍照只有中興一家在玩，因此手機銀河拍攝沉寂了很久很久。一直到華為p20推出之前，市面上能拍銀河又能在日常當(dāng)手機用的手機廠商還是只有Nubia一家。
p20Pro推出又豐富了一個能拍銀河的手機。它采用1/1.7大底，由于30秒以上長曝光降噪算法只有中興有，華為因此采用了新的降噪算法，努力在中底，30秒曝光時間內(nèi)，把噪點壓到合適的程度之內(nèi)。下面是它的樣張。
p20，30秒長曝光
清晰度和噪點相比z7封神之作，還是略微差了一點。
p20的銀河拍照差不多算差強人意。于是p30為了進一步在硬件上提升感光度，采用了ryyb排列，官方宣稱感光能力比rggb提升40%。不過這在本懂影像的up看來是在吹牛，ryyb只有黃色像素y像素感光度比原來g像素提升40%，其他倆像素不變，綜合感光能力比以前提升只有20%。不過就這20%就足夠了，提供的多出來的信息已經(jīng)足夠還原銀河了，因此，p30作為第三部能拍出畫質(zhì)可用(可發(fā)朋友圈)，銀河色偏不算太嚴重，噪點不多的銀河攝影手機，被載入史冊。這是它的樣張:
p30Pro，ISO6400，30秒曝光，官方宣傳圖
在后面，隨著第二輪大底趨勢發(fā)展，越來越多的手機擁有了銀河攝影能力。而造成越來越多1/1.5寸大底的手機就能拍銀河的原因不只是曝光時間被提升到了30秒和底變大了，還有日益成熟的CMOS像素隔離技術(shù)。最新的imx700像素之間串?dāng)_所造成的噪點相比imx214(z7系列用的CMOS)降了94%(約相當(dāng)于相同ISO下z7噪點產(chǎn)生量是p40系列的約18倍)。也就是CMOS的發(fā)展降低了算法要求，使得星空俱樂部誰都可以來玩了。
但是手機影像只限于用主攝廣角22-28MM焦段拍拍銀河，單反依然是贏家——因為手機不能用上單反長焦鏡頭，不能上“大炮”，因此就算手機靠潛望式長焦鏡頭擁有了等效120MM左右焦段，也一樣拍不了那些單反長焦玩的東西——深空攝影，包括星云攝影，深空天體攝影，那些壯麗的玫瑰星云，獵戶座大星云，仙女座星系，這些焦段大概等效在160-250MM能拍出來的天體，手機依然干不了。
而且手機槽點就是它的厚度。這使得潛望式長焦光圈一直做不大，底也小的可憐——以p30Pro長焦為例，它的長焦光圈僅僅f/3.4，底大小僅僅1/3.6寸，單像素感光量只有主攝的1/15，而且潛望式鏡頭內(nèi)部鏡片反射損失光量更大，最終感光度，單像素感光量只有主攝的1/30左右。這意味著手機長焦要想拍出星云的大致樣子，曝光時間15分鐘起步。
而說到曝光時間能達到15分鐘以上的似乎還是只有Nubia一家，但是z30Pro這顆5倍長焦是否能拍到深空天體星云這類的，并不知道，因為沒有樣張。而且由于焦距的變長，圖像放大倍數(shù)增大，這對于赤道儀的防抖性和跟蹤性提出了更高的要求，某寶上一百來塊的手機用赤道儀已經(jīng)不能勝任這一要求了。
不過從理論上來說，z30Pro雖然繼承了z7的21分鐘曝光時間，而且降噪算法進一步升級的情況下，也是很難拍到好的星云的，不過大概的顏色和形狀應(yīng)該能拍到。Nubia應(yīng)該也深知這一點，中興內(nèi)部現(xiàn)在正在開發(fā)新一代大底，據(jù)說意在解決手機長焦鏡頭感光度問題。采用的技術(shù)方案是大底低像素長焦，配rgbw排列和大光圈，據(jù)說其中一個方案采用變態(tài)的1/2.5中底800萬像素，單像素大達1.8微米，而且光圈增大到f/3.0，采用rgbw升級式排列，將一個綠色像素替換為白色w像素，從而進一步提升感光量。在這一步提升后，理論清晰度提升200%，可以進行15倍無損變焦，而且單像素感光量提升至主攝單像素感光量的60%(比較z30Pro主攝)。這或許又會造成手機影像界一次革命，Nubia采用這個方案或許可以將手機專業(yè)攝影方案提升至手機全焦段，讓長焦再也不是只有白天能當(dāng)望遠鏡用的雞肋用途，而是可以在夜晚對著大星云來一發(fā)的神器，當(dāng)然各類彗星，小行星等等自然不在話下，進一步提升手機攝影的用途。
而這也是十分令人期待的，因為雖然現(xiàn)在手機能夠替代一些單反星野攝影，但是深空攝影還是需要長槍短炮，單個單反長焦鏡頭重達十幾千克，由于單反長焦重導(dǎo)致赤道儀也必須要重才能帶的動它，導(dǎo)致赤道儀重錘也得跟著重，全套設(shè)備下來得三十余千克。
要是這一切都能被200來克的手機做到了，那該多好啊。在z7之前，手機拍銀河被認為是做夢，現(xiàn)在估計也會有人認為手機長焦拍深空天體是做夢。但是萬一夢實現(xiàn)了呢。而深空天體，如果我的判斷沒錯的話，應(yīng)該會是手機下一個階段的天文攝影的發(fā)展方向。
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