iPhone 15 Pro實驗室測試：滾動快門、動態範圍和曝光寬容度分析

iPhone 15 Pro實驗室測試：滾動快門，動態範圍和曝光範圍 新款iPhone 15 Pro和iPhone 15 Pro Max發佈後，這款新手機的電影製作功能引起了很大的關注。通過查看規格和編解碼器，我們對獲得這款新iPhone並將其運行通過實驗室折磨測試以及測試iPhone 15 Pro的動態範圍，滾動快門和曝光容限感到非常感興趣。相對於最近的一批專門的混合型消費者甚至專業電影攝像機來說，它能夠獲得多少殊榮？那麼，就讓我們來看看吧… 在生活中總會有第一次，相機實驗室測試也是一樣-因此，這是我們首次測試手機。迄今爲止，這可能沒有多大意義，因爲手機通常會以自動化方式進行很多圖像處理，例如自動色調映射，它減弱圖像的亮部並增加陰影的亮度。然而，日誌模式的引入，即最新的iPhone 15 Pro和Max的Apple LOG，改變了這種情況。通過LOG，現在有了進行嚴格測試所需的一致性。 那麼，讓我們馬上進入-還是不？坦率地說，這並不容易，因爲我們總是嘗試堅持一些非常嚴格的原則來進行測試。所以，首先，在這一點上再次非常感謝與我的同事Florian Milz的友好合作。特別是在測試前置攝像頭時，事情變得有些複雜，但他總是能找到一種辦法… 在CineD的CineD緯度測試中測試前置攝像頭。圖片來源：CineD 儘管如此，我們迴歸到我們的嚴格標準，首先，我們總是嘗試使用適用於APS-C相機的同一支Zeiss 50mm CP2 T/2.1宏鏡頭，或者適用於全畫幅相機的Zeiss 85mm T1.5鏡頭。使用這些焦距可確保從Xyla 21階數圖（或緯度測試中的物體）到達一定距離，以避免圖表中可能影響動態範圍評估中的較低曝光之間的內部反射。 請在這裏查看我們的文章，以瞭解如何測量動態範圍。 其次，我們始終要進行適當的研究，以找出傳感器的原生ISO，然後顯然要手動設置白平衡、快門、ISO和對焦平面以確保一致性。 現在來看第一個項目，在iPhone 15 Pro上，有13mm、24mm和77mm相當焦距的三個不同的背面攝像頭。在iPhone 15 Pro Max上，77mm焦距變爲120mm。奇怪的是，前置攝像頭沒有提到焦距。因此，除了13mm相機之外，您將從我們這裏得到所有結果。我們發現使用該相機時來自XYLA 21圖表的反射太多。 Blackmagic Camera App拯救 其次，原生蘋果相機應用程序不提供任何設置手動參數的可能性。因此，我們不得不轉而使用Blackmagic Camera應用程序，該應用程序允許做到這一點。在所有實驗室測試中，該應用程序的設置均爲Apple Log和4K ProRes HQ。 Blackmagic App利用硬件圖像流水線，因此它接收到的信息與原生的蘋果相機應用程序相同。此外，我們還需要查明每個相機的四個相機傳感器（包括前置攝像頭）上的原生ISO是多少。 在我們的實驗室測試之前，我們能夠確定最低的ISO（每個4個相機上的值都不同）始終是最乾淨的（原生）ISO。較高的ISO會推高編碼值，從而使圖像更亮，但陰影區也會出現噪點。然而，較高的ISO也會增加低光區的分離度，因此在需要在較暗的區域進行分離時，在較高的ISO下拍攝可能有益。完美。是時候開始了，對嗎？ iPhone 15 Pro / Max相機的滾動快門 讓我們從iPhone 15 Pro 24mm相機開始。使用我們的300Hz氙燈，我們得到了5.3ms（值越小越好）的滾動快門： iPhone 15 Pro的24mm相機滾動快門。圖片來源：CineD 13mm相機讀取4.7ms，77mm相機讀取5ms，120mm相機（Max）再次爲5ms。意外地，前置攝像頭讀取了9.3ms： iPhone 15 Pro的前置攝像頭滾動快門。圖片來源：CineD 將這些全傳感器讀數與最近的消費級或甚至專業電影攝像機相比較，~5ms是一個出色的結果。市場上只有一個相機超越它：Sony VENICE 2，低於3ms。此外，還有一些具有0ms的全局快門相機選擇，比如RED KOMODO（並且很可能是新宣佈的索尼a9 III全畫幅相機，配備全局快門-但我們還沒有機會親手嘗試這臺相機以驗證這一點）。 iPhone 15 Pro / Max的動態範圍 讓我再次簡要重複一下，我們有3種方式來判斷相機的動態範圍： 在時間軸上，原生傳感器分辨率下的Xyla 21圖表的波形圖：這提供了一個直觀的指示，可以看到噪聲底部上方有多少個曝光級別可以明確識別（使用範圍限於使用的曝光級別）。此外，它顯示了曝光級別的代碼值分佈。通常，較低的曝光級別在代碼值（Y軸）方面非常接近，因此如果曝光不足並在後期調整陰影（即擴大陰影曝光級別），在曝光級別之間將沒有足夠的代碼值，結果將是醜陋的條紋狀效果（丟失曝光級別之間的細微色彩過渡)。 IMATEST: IMATEST將爲每個曝光級別計算信噪比。這是一個純數學計算，可以方便地判斷每個級別有多“清晰”。使用很多內部降噪的相機當然比使用較少降噪的相機好。在有意義的方式中，沒有辦法解決這個問題，因爲每個相機/傳感器的噪聲規律不同。因此，也沒有可以應用於後期進行比較的“標準”噪點減少。這就是爲什麼我們在CineD中總是關閉噪點減少-正如IMATEST所建議的那樣。 緯度：曝光緯度是相機在過曝光或欠曝光時保留顏色和細節的能力。我們的CineD工作室場景是真實世界的測試（在受控環境中），以瞭解相機可以進行多遠的推動。這個測試的亮點是，當推動圖像進行均衡化時，我們的精心組合的標準場景中可以看到多少個停止是可以使用的，並且如果相機正在使用過多的內部降噪，則會暴露出來。無論使用多少內部/後期噪點減少，可以顯示12個信噪比爲2的穩定曝光級別的相機通常在我們的場景中具有8個緯度。像ARRI ALEXA這樣在SNR=2處展示2級更多的相機也具有兩級更多的緯度。使用強烈的內部降噪來實現接近SNR=2處的12級的相機只顯示6-7級的緯度。 因此，這個測試三位一體非常有意義，有助於確定傳感器讀取、信號處理和編解碼器的組合是否允許在較大範圍內推動曝光。 ISO55下的iPhone 15 Pro 24mm相機-動態範圍 波形圖顯示了噪聲底部上方大約11個曝光級別。順便說一句，幾乎沒有什麼東西叫做噪聲底線-一切都超級乾淨，暗示着大量的內部降噪正在進行（沒有辦法將其關閉）： ISO55的24mm曲線圖。圖片來源：CineD 哇，11個曝光級別非常好。現在讓我們通過IMATEST運行這個結果： IMATEST 24mm相機ISO55的結果。圖片來源：CineD 在iPhone 15 Pro（Max）中，我們在信噪比（SNR）爲1和信噪比爲2時獲得了12個動態範圍。RGB波形圖中的“基於斜率的DR”也是如此。這是“太多”降噪處理以至於IMATEST無法計算出一個有意義的結果的明確跡象。在最低的“噪點（%的最大像素）”顯示圖中也變得很明顯。暗區的噪聲數值非常低。 現在，讓我們增加ISO以查看是否可以獲得與IMATEST有所不同的結果。觀察ISO1200時的波形圖，我們得到了以下結果： ISO1200的24mm曲線圖。圖片來源：CineD 將ISO1200的波形圖與ISO55的波形圖進行比較，您可以清楚地看到代碼值（Y軸）如何向上移動，以增加圖像的亮度。現在，較暗的曝光級別也更加不同，您可以看到第12個曝光級別出現。有趣的是，看看緯度測試是否也會反映出這種差異。 IMATEST計算（更高的）13.4級的SNR=2和SNR=1。IMATEST 24mm相機ISO55的結果。圖片來源：CineD 光看這些結果可能會讓您認爲iPhone 15 Pro達到了ARRI Alexa的動態範圍（請參閱我們在這裏的關於ARRI ALEXA經典型和Mini LF的測試以及我們在這裏對ALEXA 35的測試）。好吧… 目前爲止，我的結論是IMATEST主要測量了降噪處理，而不太測量“真實”的動態範圍。一旦我們轉向緯度部分，我們就會有明確的答案。劇透警報：歸根結底這只是一部配置有微小傳感器的手機… 在下面的表格中列出了iPhone 15 Pro / Max的其他相機的IMATEST結果： iPhone 15 Pro / Max的IMATEST動態範圍結果。圖片來源：CineD iPhone 15 Pro Max的曝光範圍結果 如前所述，緯度是相機在過曝或欠曝和推回到基準參考級別時保留色彩和細節的能力。 對於我們的CineD工作室測試，基準曝光級別指的是我親愛的同事約翰尼面部的亮度波形值約爲60％。我們總是先確立截止級別，通過過曝使得主體的額頭處的紅色通道接近截止處。這意味着一些顏色在左側的顏色校正器上的顏色已經裁剪掉了。然後我們按1檔進行曝光下調。使用Blackmagic應用程序使用快門值（1/30秒，1/60秒等…）進行調整。正如前面提到的，所有內容都是在iPhone Pro Max手機上使用Apple Log和4K ProRes HQ拍攝的（在曝光測試時我們只有這一個可用）。 對於iPhone 15的測試，我們使用了24mm和前置攝像頭，並在RGB波形圖中檢查了曝光級別。美妙的是可以將外部監視器連接爲視覺參考： 使用外部監視器檢查RGB波形圖級別。圖片來源：CineD 現在，我們使用DaVinci Resolve 18.6進行圖像開發，通過色彩空間轉換（從REC2020和Apple Log到REC709的CST）進行，曝光或噪點減少的調整始終在第一個節點上進行，第二個節點執行CST： REC 2020 Apple Log到Rec709的色彩空間轉換。圖片來源：CineD ISO55下的24mm-我們的基準曝光如下所示： 24mm的基準曝光級別，標準的CineD工作室場景。圖片來源：CineD 現在，在ISO55下，我們可以繼續增加3個曝光級別，然後在後期將圖像重新調整到基準曝光（使用DaVinci Resolve 18.6中的提升/伽馬/增益主節點）而不會出現任何問題： 3個曝光級別增加並進行推回，24mm ISO55。圖片來源：CineD 現在，進入兩個曝光級別的曝光下調，並在後期將圖像重新調整，我們得到一個相當有噪聲的圖像： 2個曝光級別下調並進行推回，24mm ISO55。圖片來源：CineD 這已經接近可使用的臨界點。我們再推一個級別： 3個曝光級別下調並進行推回，24mm ISO55。圖片來源：CineD 嗯…看起來不好。我們已經達到了緯度上限。可以看到出現了大量條紋狀，而且非常斑駁的色度噪點分佈。圖像的清晰度也丟失了。此外，同心圓也提示了一種內部-相機的暗角補償。 如果我們從IMATEST結果的懷疑是正確的，我們將無法在噪消中做太多調整，因爲默認情況下圖像已經經過非常嚴格的噪音處理。 因此，讓我們對2個曝光級別下調和3個曝光級別下調的圖像進行噪聲消除： 2個曝光級別下調並使用噪聲消除進行推回，24mm ISO55。圖片來源：CineD 3個曝光級別下調並使用噪聲消除進行推回，24mm ISO55。圖片來源：CineD 請在文章底部查看DaVinci Resolve 18.6中應用的各種ISO和相機的噪聲消除設置的表格。 總結一下，我們可以得出結論，iPhone 15 Pro / Max能夠具有5個曝光級別（在更高的ISO上朝6個方向擴展）的曝光緯度。 總結 通過我們的實驗室測試將手機進行測試是一種非常有趣的經歷！iPhone 15 Pro / Max的滾動快門非常出色，所有相機的時間都在5毫秒左右，前置攝像頭的快門時間爲9.3毫秒，這仍然非常好。這很適合手持視頻拍攝。 從波形圖和iPhone 15 Pro在IMATEST中的動態範圍來看，乍一看，您可能會被顯示的非常高數值所欺騙。最後，結果顯示，這些高的IMATEST值是通過非常高的內部降噪處理實現的，緯度測試結果的5個曝光級別（這在我們的基準測試中屬於非常低的區間）。最近的微四三相機如GH6具有7個曝光級別，消費級APS-C相機如FUJIFILM X-H2S或Sony A6700具有8個曝光級別，而引領榜單的ARRI Alexa 35具有12個曝光級別，這是我們測試的基準。 儘管如此，我們必須保持客觀-我們談論的是一個配備微小圖像傳感器的手機…因此，對於蘋果爲最新手機帶來的Apple Log和4K ProRes HQ編碼表示由衷的敬意，這爲創作者們帶來了很多可能性。這將只會變得更好。令人興奮。 您在iPhone 15 Pro / Max上拍攝過視頻嗎？您有什麼體驗？請在下方評論區告訴我們。