一個攝像頭還不夠,未來的手機要兩個

愛範兒 於 11/02/2015 發表 收藏文章

1300 萬像素、F2.2 光圈、背照式感光元件、6P 鏡頭外加光學防抖,ISOCELL,Focus Pixel、相位對焦、PureView——無可否認,智能手機的後置攝像頭這麼多年一直技術狂飆,已經令它愈加完美。

而這也為智能手機廠商提出了更高的技術挑戰:如何才能令下一代智能手機產品的拍照體驗,再一次讓用户感到驚豔?畢竟因為手機物理體積的限制,攝像頭的 CMOS 與鏡頭的體積很難再增加,換言之,進光量以及 CMOS 的單個像素點的面積也都很難增加,在這樣的情況下,再盲目提高像素,反而會令單像素點的面積減少,感光能力變差,導致成像質量下降。

因此手機攝像頭成像質量的提高,關鍵點在於提高 CMOS 的感光性能。而這一點則和鏡頭的進光量與 CMOS 的單個像素點的面積有關(面積越大,感光越好)。也因為手機鏡頭的面積很難擴大的關係,所以手機廠商們絞盡腦汁,在拼命提高 CMOS 的光學利用率,所以才會採用背照式傳感器(因為這項技術“將金屬佈線做到了光電二極管的背面,光線可不受阻礙的全部照射到光電二極管的受光面上”)。

知乎用户苧薴比較了 iPhone 各代手機、單反相機、其它手機的像素點大小,現整理如下:

  • 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,也有一個矛盾,那就是像素點面積越高而 CMOS 尺寸不增加的情況下,它的像素數就會降低——並不是一味增加像素點的大小就好,如 HTC 的 UltraPixels 技術,像素點是大了,但也犧牲了畫面的細節,被人評價為“顧此失彼”。因此,總的來説,手機攝像頭的成像困境在:

在儘量不增加攝像頭體積的情況下,維持一個較高的像素下,儘量保證像素點的面積,以及提高鏡頭的光學利用率。

如何走出這個困境?

2014 年年初,試圖在令手機成像質量媲美單反的以色列初創團隊 Corephotonics 在 MWC 上展示了自己的雙攝像頭技術,是一個有趣的解決方案。此前也曾經謠傳蘋果會採用該公司的技術,為下一代 iPhone 配備雙攝像頭——這可以提高 iPhone 攝像頭的像素,另外也不會犧牲畫面質量。

每個攝像頭像素都為 800 萬,每個攝像頭擁有獨立的光學模組,一個用於廣角、一個用於長焦,可實現無損光學變焦的效果。在拍下了照片之後,Corephotonics 的技術會比較兩顆攝像頭的成像,而將成像知道較好的像素挑出來,再合成一張 1300 萬像素的照片。

現在高通已經與 Corephotonics 合作,為智能手機廠商提供雙攝像頭的技術解決方案。此前高通舉辦的會議上,鮑山泉透露,Corephotonics 為高通提供雙攝像頭部分和部分算法,而高通則提供後處理的硬件盲兒部分算法。他還解釋了雙攝像頭的工作原理:

引用工作原理是兩個攝像頭同時輸入視頻流,處理器會進行對比,看什麼時候該切換鏡頭。近的時候用短焦鏡頭,遠的時候用長焦鏡頭。

目前來説,具備雙後置攝像頭的手機有 HTC One M8、最近華為發佈的榮耀 6 Plus,此外傳聞華碩的新機型也會配備雙攝像頭。

HTC One M8 除了配備一個 UltraPixels 攝像頭外,還增加了一個攝像頭,用於捕捉景深的信息,實現先拍照後對焦的 UFocus 功能。

榮耀 6 Plus,則配備了兩個 800 萬像素的平行攝像頭,實際上是兩個獨立模塊,光圈和焦距都各不相同,在拍近景與遠景時,會分別調用不同攝像頭的能力,令畫面更加乾淨,另外在夜拍模式下,一個攝像頭進行長爆光,另外一個攝像頭 1/15 秒短爆光,令夜景照片質量更高。同時,也可以模擬景深等信息,令照片的玩法更加豐富。

可以看出華為的雙攝像頭方案與 Corephotonics 的技術十分相似。而綜合榮耀 6 Plus 的上手評價來看,該手機的成像質量不錯,但一旦鏡頭換對準遠處的物體,拍照時需要一定的等待時間。此外,榮耀 6 Plus 的成像質量雖然高了,但物體的邊緣處理還不夠好。

不管如何,對於手機攝像頭的進化來説,除了拼命提高 CMOS 傳感器的性能外,或許多個攝像頭即時合成畫面會是另外一個有趣的方向。至少,手機廠商們可以用較低的成本來提升像素,以及改進畫質了。

題圖來自 gizmodo


資料來源:愛範兒(ifanr)
作者/編輯:陳一斌

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  • wowai1121 於 13/02/2015 評論 NO. 1

    我們一直都有兩鏡頭,一前一後

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