定格瞬间!960帧慢动作录影是肿么实现的?

智趣狗 电脑爱好者 2018-06-20 10:16产品 标签:慢动作 手机

除了要拍出更高品质的照片外,现在新一代旗舰手机还将另一项功能纳入了核心卖点,它就是——960帧(fps)超级慢动作录影,将0.x秒内的瞬间定格,并以类似GIF动画的形式播放出来。那么,这种能记录精彩瞬间的技术背后又隐藏着哪些秘密呢?

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突破天际的960帧

拍摄慢动作视频并不是什么新鲜技术,但在过去(2014年苹果第一次把慢动作摄影带到手机中)所谓的慢动作录影只能达到120帧或240帧的录制,回放时很容易遗漏重要的瞬间。

而真正可以冠以“超级慢动作”称号的代表,则来自索尼在2017年推出的Xperia XZs和XZ Premium,这两款产品可实现960帧超高帧率的慢动作录影,并用30fps的帧率输出影片。

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2018年,三星Galaxy S9系列和华为P20 Pro也先后引入了960帧超级慢动作录影功能,三星还给这项功能起了个更具意境的名称——凝时拍摄。

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实际上,无论是索尼、三星还是华为,他们的超级慢动作功能的原理都是相似的。以P20 Pro为例,它就是将0.2秒内的录像延长到8秒来呈现,并在这段慢动作视频前后各加了1秒钟的正常速度回放,使得视觉冲击力更为震撼。

为何瞬间只限0.x秒

问题来了,为何现在智能手机的超级慢动作只能记录0.2秒左右的瞬间?此外,iPhone X也支持慢动作,但它为何只能实现240帧的录制?

答案很简单,960帧超级慢动作录影,对硬件端提出了更为苛刻的门槛,准确来说就是需要更高速的缓存来处理摄像头传感器(CMOS)短时间内记录的大量数据。

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问题是,无论是最新的LPDDR4X内存还是UFS2.1闪存,它们在和CMOS交流时都存在延时,也就是速度跟不上。

好消息是,如今摄像头也逐渐向CPU开始学习,通过集成高速缓存(如CPU内的L1、L2、L3缓存),暂时保存内存速度都来不及“消化”的数据。

没错,这就是三层堆栈结构的手机CMOS传感器,在传统的像素模块和电路模块之间塞进了独立的DRAM存储芯片,用于CMOS生成数据的直接高速写入,能在仅1/120秒实现1930万像素图像的高速读取,速度相比传统手机传感器快了4倍。

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传统双层和三层堆栈结构手机CMOS传感器对比

但是,手机CMOS传感器空间有限,塞进去的DRAM存储芯片容量大概只有100MB出头,大约支持0.3秒的720P视频录制或者0.1秒的1080P视频录制。而这,就是为什么目前索尼、三星和华为旗舰手机的960帧超级慢动作只能记录0.2秒左右的视频片段。

因此,由于苹果iPhone X的CMOS传感器不带DRAM存储芯片,所以它在硬件层面就不符合超级慢动作的基本资质。而索尼Xperia XZ(包括新出的XZ2)和三星Galaxy S9则借助于CMOS中额外增加的DRAM层,成就了类似凝时拍摄的功能。

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至于华为P20和P20 Pro,虽然支持960帧超级慢动作,但从官方资料中却没有关于CMOS传感器是否集成DRAM存储芯片的资料,而从部分网友的实测来看,P20的960帧超级慢动作肯定是通过插值算法实现的,而P20 Pro则不好说。

此外,华为计划在2018年7月为Mate 10系列带来960帧超级慢动作的升级,而Mate 10系列的CMOS肯定是没有DRAM层的,所以它们理论上应该是通过240帧插帧合成的。

超级慢动作的缺点

960帧超级慢动作录影可带来极为震撼的瞬间回放,但由于它所能抓取的时间太短,非常考验抓拍瞬间的操作。同时,使用这一模式拍摄时画面亮度会有所降低,在暗光环境下还会显著增加画面噪点,在日光灯等人造光源下还可能产生一定的光线闪烁。

所以,想完美进行960帧抓拍,需要尽量在室外光线充足的环境下拍摄,运动主体背面不要有一切光源,避免因第三方因素破坏了美好的瞬间。