太极生两仪 手机摄像头的未来进化

2015-02-13 22:57:52来源: 爱范儿
   

  1300 万像素、F2.2 光圈、背照式感光元件、6P 镜头外加光学防抖,ISOCELL,Focus Pixel、相位对焦、PureView——无可否认,智能手机的后置摄像头这么多年一直技术狂飙,已经令它愈加完美。

  而这也为智能手机厂商提出了更高的技术挑战:如何才能令下一代智能手机产品的拍照体验,再一次让用户感到惊艳?毕竟因为手机物理体积的限制,摄像头 的 CMOS 与镜头的体积很难再增加,换言之,进光量以及 CMOS 的单个像素点的面积也都很难增加,在这样的情况下,再盲目提高像素,反而会令单像素点的面积减少,感光能力变差,导致成像质量下降。

  因此手机摄像头成像质量的提高,关键点在于提高 CMOS 的感光性能。而这一点则和镜头的进光量与 CMOS 的单个像素点的面积有关(面积越大,感光越好)。也因为手机镜头的面积很难扩大的关系,所以手机厂商们绞尽脑汁,在拼命提高 CMOS 的光学利用率,所以才会采用背照式传感器(因为这项技术“将金属布线做到了光电二极管的背面,光线可不受阻碍的全部照射到光电二极管的受光面上”)。

  知乎用户苎苧比较了 iPhone 各代手机、单反相机、其它手机的像素点大小,现整理如下:

  • iPhone 6/6 Plus 1/3″、尺寸是 4.8 × 3.6 mm,3264×2488 px,像素大小是 1.47 μm;
  • Nokia 808,1/1.2″,尺寸是10.8 × 7.5 mm,7712 x 5360 px,像素大小 1.4μm。
  • Galaxy S5,1/2.6″,尺寸是5.27 × 3.96 mm,5312 × 2988 px,像素大小 1.0μm。
  • Lumia1020,1/1.5″,尺寸是8.8 x 6.6 mm,7712 x 5360 px,像素大小是1.14μm。
  • SONY Z1/Z2/Z3,1/2.3″ ,尺寸是6.16 x 4.62 mm,5248 x 3936 px,像素大小是1.17μm。

  然而,也有一个矛盾,那就是像素点面积越高而 CMOS 尺寸不增加的情况下,它的像素数就会降低——并不是一味增加像素点的大小就好,如 HTC 的 UltraPixels 技术,像素点是大了,但也牺牲了画面的细节,被人评价为“顾此失彼”。因此,总的来说,手机摄像头的成像困境在:

  在尽量不增加摄像头体积的情况下,维持一个较高的像素下,尽量保证像素点的面积,以及提高镜头的光学利用率。

  如何走出这个困境?

  2014 年年初,试图在令手机成像质量媲美单反的以色列初创团队 Corephotonics 在 MWC 上展示了自己的双摄像头技术,是一个有趣的解决方案。此前也曾经谣传苹果会采用该公司的技术,为下一代 iPhone 配备双摄像头——这可以提高 iPhone 摄像头的像素,另外也不会牺牲画面质量。

  每个摄像头像素都为 800 万,每个摄像头拥有独立的光学模组,一个用于广角、一个用于长焦,可实现无损光学变焦的效果。在拍下了照片之后,Corephotonics 的技术会比较两颗摄像头的成像,而将成像知道较好的像素挑出来,再合成一张 1300 万像素的照片。

  现在高通已经与 Corephotonics 合作,为智能手机厂商提供双摄像头的技术解决方案。此前高通举办的会议上,鲍山泉透露,Corephotonics 为高通提供双摄像头部分和部分算法,而高通则提供后处理的硬件盲儿部分算法。他还解释了双摄像头的工作原理:

  工作原理是两个摄像头同时输入视频流,处理器会进行对比,看什么时候该切换镜头。近的时候用短焦镜头,远的时候用长焦镜头。

  目前来说,具备双后置摄像头的手机有 HTC One M8、最近华为发布的荣耀 6 Plus,此外传闻华硕的新机型也会配备双摄像头。

  HTC One M8 除了配备一个 UltraPixels 摄像头外,还增加了一个摄像头,用于捕捉景深的信息,实现先拍照后对焦的 UFocus 功能。

  荣耀 6 Plus,则配备了两个 800 万像素的平行摄像头,实际上是两个独立模块,光圈和焦距都各不相同,在拍近景与远景时,会分别调用不同摄像头的能力,令画面更加干净,另外在夜拍模式下, 一个摄像头进行长爆光,另外一个摄像头 1/15 秒短爆光,令夜景照片质量更高。同时,也可以模拟景深等信息,令照片的玩法更加丰富。

  可以看出华为的双摄像头方案与 Corephotonics 的技术十分相似。而综合荣耀 6 Plus 的上手评价来看,该手机的成像质量不错,但一旦镜头换对准远处的物体,拍照时需要一定的等待时间。此外,荣耀 6 Plus 的成像质量虽然高了,但物体的边缘处理还不够好。

  不管如何,对于手机摄像头的进化来说,除了拼命提高 CMOS 传感器的性能外,或许多个摄像头即时合成画面会是另外一个有趣的方向。至少,手机厂商们可以用较低的成本来提升像素,以及改进画质了。

关键字:摄像头  镜头  像素

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2015/0213/article_40125.html
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