手機攝影技術(shù)發(fā)展史

• 2018年7月23日 ZhangHongYuan來源：新浪科技 260 9
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  2018-2023年中國萬用手機測試儀行業(yè)供需趨勢及投資風(fēng)險研究報告

  隨著萬用手機測試儀行業(yè)競爭的不斷加劇，大型企業(yè)間并購整合與資本運作日趨頻繁，國內(nèi)外優(yōu)秀的萬用手機測試儀企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的分析研究，特別是對當(dāng)前市場環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深...

如今手機拍照 18 歲了，小編梳理了手機攝影技術(shù)的發(fā)展史，看看這個剛剛成年的小伙子在自己的青春時代都學(xué)會了一身怎樣的本事。

索尼 XperiaZ1 裝載了索尼 G 鏡頭，內(nèi)置 1/2.3 英寸 2070 萬像素傳感器，以及移動版 BIONZ 影像處理器。擁有 F2.0 大光圈 27 毫米廣角鏡頭，能夠在弱光條件下獲得更好的照片效果。

而根據(jù)專業(yè) DxOMark 的評價稱，索尼 XperiaZ1 在曝光、白平衡、室外拍攝、色彩還原、降噪性能等一系列指標(biāo)上表現(xiàn)異常出色，同時其自動對焦性能非常快速和干凈利落，在智能手機中也首屈一指。

前有高像素后有大像素：HTC

其實高像素也并不是手機攝像追求的唯一話題，在原本就有限的體積內(nèi)，塞入更多的像素，成像質(zhì)量未必會好。在這種情況下，個別廠商開始在增大單像素尺寸，其中最激進(jìn)的非 HTC 莫屬了。

如果將有限的體積比作一個盤子，高像素就是往盤子中放紅豆，通過數(shù)量增多形成像素更高的像素。而 HTC 的做法則是放入大棗，減少像素數(shù)量增大單個像素點大小，讓單個像素?fù)碛懈叩倪M(jìn)光量，以此獲得更優(yōu)秀的夜間拍照體驗。

HTC Ultrapixel 技術(shù)即是如此，其最大的特點是擁有 2μ超大像素，感光率比普通手機攝像頭的高出 300%，進(jìn)光量是當(dāng)時多數(shù)手機的 3 倍。然而遺憾的是，同樣因為高像素尺寸，使其攝像頭的像素數(shù)量僅有 408 萬。實際拍攝效果慘不忍睹，無論是顯示器觀看還是打印照片都有 “馬賽克” 現(xiàn)象。

HTC 的想法其實并沒有錯，可是怎奈當(dāng)時的科技與研發(fā)還沒有更深入。近年來，隨著傳感器與軟件技術(shù)的逐漸完善，大像素又被人重新提起。谷歌 Pixel、三星 S7 以及更多的國產(chǎn)廠商都加入其中，1.4μm、1.55μm 甚至更大的單位像素都開始冒出來，不過他們實際拍攝效果要比 HTC 好太多了。

拍照重點轉(zhuǎn)向?qū)梗篖G G3 & 三星 Galaxy S5

G3 作為 LG 的旗艦產(chǎn)品在 2014 年被推到市場，在這個階段大家更注重拍照的像素，1300 萬乃至 2100 萬、4100 萬像素的手機都陸續(xù)上市，但消費者對像素追求的心已經(jīng)被各大廠商刷的不再那么敏感。這個時候 LG 就將拍照的重點轉(zhuǎn)向了對焦的升級，G3 就帶著激光對焦的傳感器而來。

G3 搭載了傳感器會從和攝像頭同側(cè)的一個窗口中發(fā)射出一道錐形激光光束，不斷的反復(fù)根據(jù)激光反射回來的時間長短來判斷物體的距離，繼而完成對焦。該技術(shù)使對焦速度達(dá)到 276 毫秒，甚至比人眨一下眼還要快。

并且，由于它采用主動發(fā)射的對焦技術(shù)，所以在暗光環(huán)境下，也能帶來迅速準(zhǔn)確的對焦體驗。同時也配備了完整專業(yè)的光學(xué)防抖系統(tǒng)，消費者舉起手機拍照的場景和欲望又得以加強了。

不過它也有個弊端，就是因為激光發(fā)生的功率有限，所以只能對焦近處的物體。

在 2014 同年的 MWC 大展上，三星也發(fā)布了自己的旗艦 Galaxy S5。與 LG 不謀而合，三星這次也將手機拍照的重心轉(zhuǎn)向了對焦，在 Galaxy S5 上次搭載 PDAF 相位對焦技術(shù)。其可以采用的圖像傳感器，感光區(qū)域中的部分像素點被犧牲掉，這些像素被稱為掩蔽像素(Masked Pixels)，是成對使用的。像素之間的距離、結(jié)合它們的相對變化，就可以幫助系統(tǒng)決定鏡頭到底需要為準(zhǔn)確對焦而移動多遠(yuǎn)。

其實手機中的 PDAF 相位對焦技術(shù)，就像我們?nèi)祟惖碾p眼，利用實際視覺感受就可以判斷物體的遠(yuǎn)近。有了 PDAF 技術(shù)就不會像傳統(tǒng)反差對焦一樣，來回調(diào)整焦距(俗稱拉風(fēng)箱)才能斷定正確的焦點了?？傊?，這一技術(shù)可以顯著提升對焦速度。后來蘋果也在 iPhone 6 上搭載了這一相位對焦技術(shù)，名叫 Focus Pixel。

雙攝讓手機攝影全面提升：iPhone Plus & 華為

在諾基亞沒落以后，蘋果用 iPhone 扛起了手機發(fā)展的大旗，一代代的 iPhone 迭代總會讓人看到更新的未來，在手機攝影上也不例外，iPhone Plus 機型讓我們看到了雙攝的另一種用法，讓雙攝從 3D 的歧途回歸正軌。

雙攝的優(yōu)點在低光成像和景深效果上優(yōu)化全面，讓很多廠商趨之若鶩。 雙攝之所以會流行，最主要的原因就是因為通過算法，它可以為我們的拍照帶來類似大光圈拍照的背景虛化效果。目前市面上的主流雙攝方案，可以大致分為四種：景深雙攝、黑白 + 彩色雙攝、超大廣角 + 普通雙攝以及廣角 + 長焦雙攝，其中最典型的就是蘋果與華為的雙攝解決方案。

而蘋果就是通過采用兩個不同焦距的攝像頭，使其實現(xiàn) 2 倍的光學(xué)變焦能力。并且通過雙攝算法，使 iPhone 也有自己的大光圈模式。擁有了硬件上的強大優(yōu)勢，蘋果再結(jié)合自己優(yōu)秀的算法，自然而然就得到了更好的拍攝效果。

與蘋果的雙焦段鏡頭不同，華為采用的則是黑白彩色雙攝的解決方案，黑白攝像頭由于去掉了色彩濾光片，所以像素接受光的能力更強，能夠帶來細(xì)節(jié)更豐富銳利的畫面，而通過算法，使它和彩色攝像頭的色彩信息相結(jié)合，從而保留了兩個攝像頭的優(yōu)點。并且支持大光圈模式。

在最新發(fā)布的 P20 Pro 上，華為更是 “喪心病狂” 的用上了三攝的方案，在原有方案基礎(chǔ)上增加了一個長焦鏡頭，從而讓自家產(chǎn)品也有了光學(xué)變焦的能力。并且，現(xiàn)在華為的軟件層面其實并不比蘋果差，各種面對小白與專業(yè)攝影愛好者的功能層出不窮，滿足了不同階段用戶的需求，在市場中獲得了不錯的口碑。

從卡爾 · 蔡司到徠卡，為什么手機攝影總喜歡傍大腿?

從諾基亞與卡爾 · 蔡司，到現(xiàn)在華為與徠卡、OPPO 與施耐德，為什么手機廠商總會在自己的攝像頭上加上這些相機廠商的認(rèn)證?他們之間到底是怎樣的關(guān)系?

其實卡爾 · 蔡司、徠卡以及施耐德這些廠商，在相機領(lǐng)域都是大名鼎鼎處于金字塔最頂尖的位置，手機廠商與其合作也是無可厚非，通過他們強大的技術(shù)底蘊對自己的攝像頭、色彩以及虛化等方面進(jìn)行調(diào)校。

這里有個誤區(qū)，并不是打上這些 LOGO 就是他們生產(chǎn)的鏡頭，而是由其他廠商代工的，在設(shè)計好樣品之后送到鏡頭廠商那邊，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測，修改好一些不符合標(biāo)準(zhǔn)的地方，最終合格的鏡頭就會打上其 Logo，以證明該鏡頭達(dá)到了該廠商的標(biāo)準(zhǔn)。

其中最成功的就屬徠卡與華為之間的合作，本來徠卡在攝影圈無人不曉，但對于大眾消費者來說則比較陌生，憑借華為的產(chǎn)品，徠卡得到了更高的認(rèn)知度。而華為呢，則是大量使用徠卡的獨家技術(shù)，例如 Summilux 光學(xué)結(jié)構(gòu)、色彩控制算法以及各種光學(xué)控制數(shù)據(jù)等，得到了更加完美的手機攝影優(yōu)化方案。

手機攝影未來還有廣闊天地：硬件與 AI

手機作為一個移動終端，小巧輕便是它的必備屬性，這個特點也限制了它在拍照硬件上的大小。上面這張圖就可以清晰表現(xiàn)手機 CMOS 與相機之間的差距。

隨著技術(shù)的發(fā)展，手機的 CMOS 也在日益增大，例如 1/1.7 英寸級的 CMOS 如今成為手機攝像頭傳感器的新選擇。而更多手機也用上了 1/2.3 英寸級的傳感器。這些傳統(tǒng)卡片 DC 相機使用的傳感器，已經(jīng)成為了新一代拍照手機的選擇。

除此之外，索尼作為手機 CMOS 最大的上游供應(yīng)商，也研發(fā)出了堆棧結(jié)構(gòu)的 CMOS。它在傳統(tǒng)的感光層與底部電路之間增加了一層 DRAM 動態(tài)存儲器，從而讓感光元件具備短時間拍攝大數(shù)據(jù)量影像的能力。比如 1 秒鐘能錄 960 幀 720P 分辨率的視頻，正常視頻可以進(jìn)行 32 倍的慢放處理。

當(dāng)然，手機攝影硬件也不止 CMOS 單一一項那么簡單，包括電子光圈、鏡頭結(jié)構(gòu)以及變焦方案等等方面都會成為硬件限制發(fā)展的門檻，面對這些問題的解決，我們也將看到未來手機攝影更好的發(fā)展。

除了硬件上的提升外，拍照功能搭配軟件輔助已經(jīng)不是什么新鮮事了，雙攝方案下的虛化算法算是先行軍，而后像華為的夜景降噪、AR 萌表情以及各種美顏算法，都是基于軟件層面對手機攝影的更深入探討，這些功能不單能彌補手機攝影的不足，也能提高消費者的可玩性。

在未來的手機發(fā)展中，手機攝影與 AI 相結(jié)合是一個必然的趨勢。利用 AI 算法識別拍攝場景，優(yōu)化手機拍攝參數(shù)這已經(jīng)是小 Case，眾多廠商目前已經(jīng)都有相應(yīng)技術(shù)公布。而大熱的美顏自拍就更不用提了，其中以美圖為代表的超強補償算法深的各路小姐姐們的喜愛，現(xiàn)在甚至能視頻動態(tài)美顏。

但更深入的 AI 應(yīng)用將會更多，舉個例子，在一個美麗的戶外風(fēng)景，AI 會通過定位、時間以及以往用戶在此地的拍攝習(xí)慣，為消費者進(jìn)行拍攝教學(xué)，給出最佳拍攝時間、拍攝參數(shù)以及拍攝角度等信息。還有就是 AR 的實際使用，通過 AI 進(jìn)行動態(tài)捕捉、環(huán)境重造，未來的某一天也許你可以足不出戶用手機拍遍世界任何一個角落。

通過軟硬件結(jié)合的方式，未來手機攝影將會提供給我們更加優(yōu)異的拍攝效果，并且滿足小白與專業(yè)攝影師兩方面的需求，這也成為現(xiàn)在各家手機廠商追逐的目標(biāo)和賣點。

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