苹果iPhone 15和15 Pro：影像技术详细分析

在涉及iPhone时，相机规格从未能完全展示全貌，而今年的iPhone 15和iPhone 15 Pro发布会进一步强调了苹果如何广泛地融合硬件和软件来捕捉和创建照片。所有型号都升级到了48百万像素的分辨率，但在新的处理器的帮助下，苹果的光子引擎和Deep Fusion技术正在加班工作，以提高图像质量并增加新的相机功能。

所有iPhone 15型号均配备48MP摄像头

苹果知道人们对增加的百万像素数字有反应，甚至我们这些从一开始就用iPhone拍照的人去年也对相机系统最终脱离12MP的限制感到高兴。但获得这种分辨率涉及到一些权衡：只有在iPhone 14 Pro上才能使用12MP原始捕获模式，拍摄时存在明显的拍摄间隔，因为相机需要捕捉、处理和保存文件。

通常情况下，当我们在智能手机相机上看到“48MP”时，这表明传感器采用了四色贝尔彩色滤光阵列，设计成四个像素组合在一起以生成12MP的图像。也可以单独读取像素，但需要进行额外的处理来尝试重新解释数据，使其接近常规布局的48MP传感器所捕捉到的内容。这个过程是不完美的，因此以全分辨率输出的图像可能比像素计数所示的详细程度稍微逊色。

现在，每款iPhone 15型号的主摄像头都配备了48MP的Quad Bayer传感器，可以进行高分辨率捕捉。iPhone 15 Pro和iPhone 15 Pro Max似乎与iPhone 14 Pro共享相同的镜头和传感器（尽管在苹果的发布会上它被宣传为“更加先进”，但公司分享的规格与去年的型号相匹配）。这将是等效焦距为24毫米、光圈为f/1.78的镜头，以及一块48MP的Type 1/1.28（9.8x7.3毫米）传感器，像素尺寸为1.22µm（当在12MP模式下组合时，实际上充当2.44µm的“四合一像素”）。

而iPhone 15和iPhone 15 Plus则使用了不同的较小的48MP传感器，其特点是2.0µm的“四合一像素”和等效26毫米的f/1.6镜头。同样，这实际上是1.0µm的单个像素，位于8x6毫米的传感器上，比主摄像头小三分之一。

更多像素，更多压缩选项

捕捉更高动态范围的48MP原始图像仍然是专为Pro型号保留的高级功能，但现在每个iPhone 15设备都可以记录48MP的HEIF（或者如果在相机捕捉设置中选择“最大兼容性”，则为JPEG）文件。在术语上，苹果称48MP选项为“HEIF Max”或“RAW Max” - 因此您可以在iPhone 15 Pro Max上拍摄RAW Max，或在iPhone 15 Plus上拍摄HEIF Max。太多的最高级了！

对于升级到iOS 17的iPhone 14 Pro用户来说，这里有个好消息：由于48MP传感器已经在机身内，您也可以选择拍摄48MP HEIF图像，与最大分辨率的ProRAW文件相比，这些图像的大小约为5MB。

iPhone 15 Pro型号由苹果的A17 Pro处理器驱动，可以在整个iPhone体验中提供性能提升。与此讨论相关的是，根据一些参加苹果活动并获得短暂实际机会的人的报告，当拍摄Raw 48MP（对不起，是'RAW Max'）图像时，新手机的快门延迟远远短于iPhone 14 Pro。

24MP默认模式

尽管传感器能够创建48MP图像，但默认拍摄模式利用了像素合并来创建分辨率较低但具有更好动态范围和锐化的图像，得益于iPhone的图像处理流程。（即使指定48MP，当夜景模式、实况照片、微距和闪光照片活动时，相机也会切换到较低分辨率。）在以前的iPhone 14 Pro中，主摄像头的默认分辨率为12MP，但在iPhone 15和iPhone 15 Pro型号中，新的默认分辨率为24MP。

但如果传感器与iPhone 14 Pro基本没有改变，那怎么实现的呢？和以前一样，这些手机将四个光电二极管像素组合成“四合一像素”，以实际上充当12M更大、更少噪音的像素。然而，我们是否提到了“计算摄影”这个词在主题演讲和苹果的网页上频繁出现？

使用苹果的光子引擎技术，相机捕捉了多个针对不同目标进行优化的场景版本，例如光线捕捉、去噪、色彩保真度、主体识别等等。然后将这些图像压缩成一层。iPhone 15系列新增的是另一个计算步骤，将优化后的结果与48MP图像结合起来，以增加细节，最终生成默认的24MP图像。

iPhone 15 Pro Max的5倍变焦相机

有一个传感器没有增加更多的像素：只有iPhone 15 Pro Max上才有的新的长焦相机是一个12MP传感器，像素尺寸为1.12µm。这是一个4.5x3.4mm的传感器，比iPhone 14 Pro的长焦相机中的4x3mm传感器大25％，有助于接收经过内部四棱镜四个角反射和聚焦的光线，从而创建出等效焦距为120毫米的范围。该镜头没有实际的变焦机制。

由于智能手机中使用了多种小传感器，因此很难想象提供120mm等效镜头所需的条件。我们计算，iPhone 15 Pro Max中的棱镜设计具有15.5mm的有效焦距，以实现120mm等效的范围，这让您欣赏到其内部反射设计如何帮助保持相机的大小，以适应手机。

为了提高图像质量，新的3D光学图像稳定器（OIS）每秒进行10,000次微调。对于任何标准的长焦镜头或长焦镜头，小的相机运动都会被放大，使得获得清晰的图像更加困难。与其他iPhone 15型号中的OIS考虑到水平和垂直移动不同，iPhone 15 Pro Max中的OIS还补偿了前后移动。

新的“伪焦段”

iPhone 15和iPhone 15 Plus在背面都配备了两个物理摄像头，现在包括了2倍“变焦”选项，以增加一些视觉上的范围。这个52毫米等效焦距是从iPhone 14 Pro继承下来的，也是使用48MP分辨率的好处之一。该模式从传感器中间捕获12MP的图像，剪裁掉周围的区域（尽管再次提到，四色贝尔设计意味着这个区域有一个分布在这些1200万像素上的3MP贝尔模式，因此需要一些重新解释才能生成12MP图像）。

对于Pro型号，苹果还为主摄像头的其他三个增量实现了类似的方案。点击“1x”按钮可以在三个变焦级别之间切换，苹果还将这些级别标记为摄影师友好的毫米等效焦距：24毫米（1倍）、28毫米（1.2倍）和35毫米（1.5倍）。

这些增量是否是对48MP传感器的额外剪裁，就像2倍变焦一样呢？在苹果的iPhone 15 Pro产品页面上，它明确表示：“这就是计算摄影的力量。”相机系统似乎正在捕捉传感器的特定范围，然后在其管道中使用光子引擎和其他机器学习技术进行处理。

尽管大多数人不会注意到这些标记，但对于喜欢特定焦距舒适区的摄影师来说，看到毫米等效值是一个不错的参考框架。而且，您可以选择主摄像头的默认值。

iPhone引擎不断进行着

无法摆脱小传感器和小镜头固有的物理规律，即使硬件高度先进并且包括类似四棱镜长焦相机等机制。对于那些希望获得更高分辨率和使图像看起来更好的入门级相机的人来说，今年的iPhone升级非常大。至于专业方面，除了iPhone 15 Pro Max的长焦相机外，情况略显疲软，但苹果不断展示其计算摄影技术的实力，使事情变得有趣（即使是拥有iPhone 14 Pro的用户也可能满足于等待明年的更新）。