智能化推动硬件升级 看手机摄像头发展趋势

 硬件产品     |      2017-12-22 14:36

  拍照性能,成为今年各大手机品牌推出新品的主打卖点。而伴随着华为,OPPO,魅族,小米等品牌旗舰与主力新品手机的面试,手机摄像头技术可以说在今年提升了一个大台阶。而在硬件技术升级的背后,是手机拍摄智能化的全面升级。这次,咱们就来聊一聊现如今手机摄像头技术发展的新趋势。

  新一代的智能手机都纷纷将拍照作为自己的特色主打。而几款新手机也都纷纷将硬件配置提升到了全新的高度,前有主打可变光圈和f/1.5镜头的三星S9,之后有大底+三摄的华为P20Pro,再到后来的魅族15,以及刚刚发布的小米6X。各款机型都是在摄像头技术上下足了功夫。而相较于之前最大的不同在于,新一代手机的摄像头硬件参数有了大幅度的提升。可以说,手机摄像头的军备竞赛已经开始了。

  今年手机摄像头技术的一大变化,是采用了更大尺寸的CMOS来提升画质。1/1.7英寸级的CMOS如今成为手机摄像头传感器的新选择。而更多手机也用上了1/2.3英寸级的传感器。这些传统卡片DC相机使用的传感器,已经成为了新一代拍照手机的选择。显然,手机已经开始在从硬件参数上来淘汰传统卡片相机了。

  其中,华为P20Pro的1/1.73英寸CMOS更是成为在产的智能手机中摄像头传感器面积最大的一个。大底化最大的优势在于带来了更大的感光面积。在保持有效像素数相同的前提下,传感器画幅增大可以提升单个像素的面积,从而有效提升画质表现。

  其实提升画幅来升级画质的做法在相机领域已经非常常见了。我们看着主流相机市场从早年的1/2.3英寸的时代,逐渐过渡到如今1英寸,甚至APS-C画幅已经逐渐成为主力的新格局。而高端相机领域也从最早的APS-C,逐渐过渡到全画幅,再到如今向中画幅扩展。更大的传感器拥有更好的画质,这是最简单暴力的有效升级方式。

  早年手机大底化是建立在牺牲手机厚度的基础上的,而新一代手机则避免了这一点

  当然,这不是我们第一次看到手机的大底化趋势。但全新一代拍照手机的不同在于,新一代大底化的拍照手机做到了大底不影响机身厚度。不同于早年动辄机身厚度加倍来升级传感器的模式,如今的大底拍照手机也能做到和普通手机相同的机身尺寸。这其中很重要的一点在于手机摄像头发展思路的变化。用电子化代替机械化(电子快门+固定光圈),大幅度降低了摄像头的镜头部分体积。而这也将成为未来手机摄像头技术发展的必然趋势。

  不只是画幅的增加,新一代拍照手机的照片分辨率也在越来越高。从去年的的前后两千万,到如今华为拿出的4000万像素摄像头。手机拍照,如今也有了高像素的可能。不同于早年手机依靠多张合成实现高像素。新一代的手机高像素是通过传感器的全新采样技术(QuadBayer)来实现的。而高像素值外,更重要的是这种高像素带来的拍照超采样的输出方式,这或许将成为未来手机提升画质的最好技术手段。

  P20Pro的1/1.73英寸传感器使用了最新的QuadBayer技术,不仅底大,而且像素高

  新传感器技术的应用为手机摄像头的发展带来了新思路,QuadBayer阵列让传感器的实际物理像素值达到了原来的4倍。华为P20Pro的4000万像素模式实际上是QuadBater的原始采样数据,因此手机可以直接输出4000万的高像素。但高像素只是QuadBayer技术的一个附赠产物,最重要的超采样输出1000万像素时带来的画质提升。

  得益于4000万像素的信息采样,超采样压缩输出时能进一步提升每一个像素的质量从而达到增强普通模式画质的目的(类似视频的超采样技术)。实际上,4000万全像素输出并不是P20Pro画质最大优势所在,它的优势在于超采样后,当压缩输出到和其他手机摄像头相同像素级别的照片时,单像素拥有更高的质量,从而有效提升画质表现。

  新时代手机对高像素的追求重点已经不在于高像素本身,而是在于其高像素拍摄后的超采样结果。这种技术理念实际上是来自于摄像领域,而如今被手机用于拍照画质的提升。高像素的重要性在于其带来的更为丰富的采样信息,通过这些像素信息合成压缩后的超采样照片,才是新一代高像素技术的最重要核心。

  受限于自己的小体积,手机在提升画质方面遇到的困难实际比相机大得多。也正因如此,手机摄像头开发一直在尝试不同的技术来实现画质的提升。而手机的高像素从最早的为了像素值而提升像素,到如今为了画质而提升像素。这种转变实际让我们看到了手机摄像头技术发展的成熟。

  从单摄像头到如今三摄像头,如今多摄像头设计已经成为手机摄像头开发的首选。通过多摄像头的设计,不同厂商以不同的思路来解决不同的问题。从最早的裸眼3D,到后来的虚化模拟,再到后来的变焦与暗光画质提升。多摄像头,带来了手机摄影的更多可能。

  可以说,双摄像头设计为手机摄像头的技术发展带来了新思路。如今,有彩色+黑白的双摄,有主副摄像头虚化双摄,还有广角+中焦的变焦双摄。而华为的三摄,其实也是在双摄理念上的一个延伸,2+1,实际上是实现了变焦双摄+彩色黑白双摄的目的。

  手机摄像头的体积,不仅仅是限制了手机的拍照画质,更是限制了手机的拍照功能。如何突破现有硬件的限制,这成为了手机摄像头设计开发的重点所在。而多摄像头,则是对这些问题的一个答案。而如今,通过多摄像头,不同厂商提出了不同的应用效果,这也是多摄像头带来的更多技术发展空间。

  早期的手机双摄效果其实是相当辣眼睛的,但短短7年时间,双摄技术就快速地成熟了起来

  多摄像头设计,实际上考验的不仅仅是摄像头的硬件水平,更是考验厂商的软件算法与图形处理能力。通过组合不同摄像头间的数据信息,来得到最终的成像效果。也正因如此,早期的双摄手机其拍摄效果在如今看来是相当辣眼睛的。而手机多摄像头的理念从出现到如今的成熟,不过短短7年时间。这种成熟速度,的确是让人惊叹。

  不同于相机发展的思路。手机厂商需要思考如何在有限的空间里进一步提升画质和拍摄效果,正是这种更为极端的苛刻要求,我们才看到了更多新技术的应用。大尺寸传感器,超采样,再到AI算法的升级,越来越多的新技术在手机背面的这片小区域里,展示着与众不同的精彩。

  随着越来越多新一代拍照手机的问世,我们看到了手机摄像头技术发展的成熟。而这种成熟最重要的一点,在于手机摄像头的发展已经脱离了原本类似相机开发的模式并形成了自己的设计模式与思路。在摄影器材的发展之路上,手机已经和相机逐渐分道扬镳了。

  不同于相机发展以画质为导向的设计思路。手机摄像头的技术发展如今形成了以成像效果为导向的设计思路。因此,手机摄像头的技术发展更强调智能性。硬件的不断升级,实际上是为了更好地辅助智能性功能的实现。而这才是如今手机摄像头技术不断更新的真正动力所在。

  硬件的进步,是技术发展的手段,而并非目的。手机摄像头硬件的进步,带来的是手机拍照功能多样化的实现。如今的手机可以有虚化,可以有变焦,还可以有更好的画质。而这,都在一台小小的手机上实现了。而更重要的是,这些操作都是手机代替用户来完成操作的,用户不再需要纠结于参数的调整,而只需要按下快门。高度智能化带来的易用性,是手机作为摄影器材所带来的一大革命。

  手机摄像头技术的发展,实质上也是拍摄器材于摄影理念的一种回归。对摄影本质的思考,对摄影可能性的探索。这才是这些手机摄像头技术开发人员更值得钦佩的地方。不同于相机对专业性的追求,手机为更多大众提供了一种能更简单拍摄出好看照片的可能,这是手机对摄影的一种真正革命性影响。这或许是更多相机厂商应该去学习和借鉴的。