烟花那么好看 为什么手机永远拍不出来

烟花那么好看 为什么手机永远拍不出来

每次选购新的“身体器官”——手机时,看着令人眼花缭乱的配置,我们总会纠结许久。大部分人都会关注几个重要参数,比如处理器、续航、屏幕素质等,其中屏幕素质中最直观的参数是分辨率。遗憾的是,即使你买到目前屏幕技术最先进、分辨率最高的手机,它也无法为你呈现最真实的烟花景象。

夜幕中,烟花点燃后升空,在黑暗的背景下快速炸开,展示给我们的是明亮而绚烂的视觉盛宴。然而,对手机屏幕而言,完美呈现色彩复杂多变的烟花绽放却是最艰难的挑战。

色彩的呈现

在理解这个挑战之前,我们需要了解:色彩是如何被感知和呈现的?色彩的感知,本质上取决于物体反射、发出或透过的光线。视网膜上的视锥细胞(cone cell)在接收到不同波长的光线时,会将信号传输给大脑,大脑继而识别出不同颜色。红、绿、蓝三种色光的随机组合,能调出其他颜色,因此被称为光学三原色(比如红光和绿光的叠加是黄光)。

明度(lightness)可以描述颜色的明暗深浅,它与白色的掺杂比例相关。如果我们设定黑色明度值为0,白色的明度值为10,那么所有颜色的明度都介于0与10之间。同一个颜色掺入的白色越多,明度就越高,颜色看上去就越浅。有趣的是,如果一个物体的亮度(luminance,单位面积光通量,单位是尼特,nit)更高,那么它的颜色看上去也会更浅。

看起来,明度与亮度都会影响颜色的深浅。但明度是色彩的属性,而亮度反映的是人眼感知物体表面发光或反光的强弱。亮度既与光强有关,也与人眼对不同波长光线的敏感程度有关。比如,光强相同的绿光和蓝光,我们会本能的认为绿光更亮。而亮度过高或过低时,你甚至无法看清物体的颜色。

自然界中多数物体通过反射光线呈现不同的颜色,人造的电子屏幕则必须主动发射光线到人眼。电子屏幕只要有三色的发光器件,并可以调整三色掺杂的比例,便能呈现出不同颜色。

但事实上,手机屏幕从早年的LCD(Liquid Crystal Display, 液晶显示)技术发展到最新的OLED(Organic Light-Emitting Diode, 有机发光半导体)技术,依然受硬件所限,无法显示出所有颜色,比如高纯度的绿色和红色。

人眼对光线的明暗变化极为敏感,不仅能察觉颜色极细微的动态变化,也能感知极大的色彩动态范围。因此为了提升视觉体验,无论是手机还是电视屏幕都在推进HDR(High Dynamic Range,高动态范围)技术的发展——亮度范围更宽,承载的色彩信息量更大、也更接近现实。但即使这样,这些屏幕也还是无法完全还原真实世界的色彩与亮度。

最艰难的挑战

说回到烟花,它与电子屏幕相似,都是主动发射光线到人眼。但烟花的显色原理本质上是焰色反应——金属原子在受热时,电子会吸收能量,而后再以特定波长的光线释放能量。这种显色方式决定烟花的光谱主要发射线构成——光的能量集中在非常狭窄的波长范围内。不同金属及金属化合物在灼烧时,火焰会呈现不同的颜色。比如金属钠灼烧时的火焰呈黄色,而金属钡则是黄绿色火焰等。

为了让烟花的颜色绚丽多彩,烟花制造过程中通常会加入显色剂,也就是金属盐,如呈现红色的锶盐、锂盐;呈现橙色的钙盐;呈现蓝色的铜化合物;呈现银色的镁粉等。经烟花设计师调配,高温作用下的金属盐会随温度和时间改变烟花火焰的颜色。但电子屏幕以RGB三色显示颜色的方式,注定它无法显示所有单色光(波长固定的光/无法色散的光)

烟花在空中炸开的一瞬间,颜色可能会从极高温的白色、变为黄色、再过渡到橙色(若添加镁粉,还会有银白色的火花四散);亮度会从爆发时耀眼的光芒转变到消散时的黯淡。在夜幕黑暗背景的衬托下,这些跨度极大的变化,在电子屏幕上看却是由明至暗的黄色花火,细节与层次尽失。烟花在手机屏幕上与现实中的差距,很可能就像你肉眼看烟花礼炮与仙女棒烟花的差距。因为烟花绽放时色彩和亮度的变化,精细且跨度极广,其复杂程度已远超目前电子屏幕的显示能力。所以不难理解,耀眼夺目的烟花在手机屏幕上定然会大打折扣。

烟花那么好看 为什么手机永远拍不出来

烟花与仙女棒的对比

画面的捕捉

事实上,如果不考虑电子屏幕色彩输出的局限,想完美呈现烟花绽放也依旧是个难题。因为输出真实画面的前提需要输入端——摄像设备的完美配合。当你用手机或相机拍摄时,设备能捕捉到的色彩和明暗区间,决定了影像的质量。照片和视频中高光区与阴影区的信息越完整,作品的细节与层次也就越丰富。摄像设备捕捉画面亮度从最暗到最亮范围的能力,也称为动态范围,它是图像传感器的一项重要参数。

图像传感器在不同设备间的差异很大,专业摄像机的动态范围可能达到普通手机的两倍。所以你会发现,有时用手机自拍好像怎么调都不好看:对焦到自己面部时,背景亮到一片惨白;但若对焦到身后,倒是能看清背景了,面部又暗得一塌糊涂。这说明,你正背对着光源拍摄。手机图像传感器较小,导致动态范围也小,所以很难用手机高质量地拍摄出明暗对比较强的影像。

烟花那么好看 为什么手机永远拍不出来

逆光拍摄的照片:背景清晰,拍摄主体信息缺失(但这张照片逆光是为拍摄主体的剪影)

专业的相机虽然成像质量高,但下班路上看到天边金红色的夕阳,想随手一拍,人们还是会倾向使用更便携的手机。虽然手机照片可能会与真实所见有微妙的不同,但记录生活嘛,已然足够了。

夜色下的烟花,美好而震撼,却是手机拍摄和屏幕显示的噩梦。下一次,还是放过手机,用我们可靠的双眼来欣赏烟火大会吧!