聊聊手机摄像头硬件发展的新趋势
刘延 于 2019.07.22 20:10:15 | 源自:soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.50/95
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    • 随着全面屏的流行,前置摄像头的小型化成为手机厂商重点研发方向之一;同时,拍照已经成为各家厂商区分于别家厂商的重要卖点,记录生活记录美,是每一个手机用户的刚性需求。手机厂商中,从华为的定制传感器,到2018年虹软的合作客户少了vivo,再到小米收购美图品牌,建立自身优势,形成差异化竞争也是相机研发重点方向。今天,就先来聊聊手机摄像头硬件未来发展的两个新趋势。

      前置摄像头——更小

      真·屏下摄像头目前还处于研发阶段,目前只有两家厂商在微博上发了些概念视频,在舆论范围内诱惑诱惑大家;能拿出来真机展示的目前只有OPPO一家,从行业惯例来说,样机完成距离大规模量产还有一段时间。真屏下摄像头技术和相机模组的关系相对较少,和显示面板厂商关系更密切,手机厂商可能需要与屏幕厂商共同定制产线,技术实现和协调难度巨大。所以整体来看,这项黑科技距离稳定量产级别还有待时日。

      因此,打孔屏和水滴屏仍会是屏下摄像头的暂时妥协方案。水滴屏属于刘海屏的进化版,摄像头被镶嵌在水滴形的屏幕切割后的凹槽里,打孔屏更像是真·屏下摄像头的预演,这项技术已经开始需要面对由于正面的盖板玻璃以及显示面板带来的光学上的画质损失。

      打孔屏的设计能在真·屏下摄像头成熟之前,尽可能的提升屏占比,同时尽量不影响显示内容。当然,目前打孔屏的孔还是有点大。最早深天马的展示机,打孔屏的前摄孔占据屏幕一角,非常影响观感。三星Galaxy S10的孔径在4mm左右、A8S的孔径超过6mm,荣耀V20已经是LCD屏幕里面开孔直径很小的了,也在4.5mm左右;千元机的vivo Z5X孔径为4.59mm。

      在这种形态下,厂商想要提升屏占比,就需要从缩小孔径出发,缩小孔径的途径一方面是提升开孔技术,缩小摄像头边缘区域,这个技术从通孔到盲孔再到封装,都需要屏幕模组厂商和相机模组厂商的配合。

      另一方面就是尽量缩小摄像头的物理尺寸。在打孔屏设计下,需要缩小摄像头的前端的镜头组大小。目前主流的前置摄像头镜头直径约为2.8mm,于是三星往上再推了一层,从相机模组推到了定制化镜头。目前在三星的推动下,大立光的2.2mm镜头已经研发完毕,等待今年下半年出货。从直径上看,2.2mm直径镜头所占用的屏幕面积比2.8mm小约40%,但成本则是原来2.8mm直径镜头的2倍以上。如果有利可图形成市场优势,厂商自然会投入研发。

      从镜头的角度,尽量降低打孔对屏幕观感的影响。同时大立光的2mm镜头也正在研发中,预计将于2020年出货,到时候,打孔屏的前摄孔面积更小,屏幕正面的观感也会更好。 在2020年,真屏下摄像头可能将迎来技术应用,商用产品可能将开始小规模出货。届时,屏下摄像头和升级版挖孔屏又将迎来新一轮对战。

      后置摄像头——更大

    • 在Quad Bayer阵列技术的引领下,手机的像素数量进入了新时代,华为P20系列是第一个吃螃蟹的,在新款定制传感器的帮助下,华为登顶DXOmark Mobile屠尽对手。随着三星、索尼、甚至豪威科技(OmniVision)的Quad Bayer传感器普及,四千万及以上级别像素的手机比比皆是,甚至早已杀入千元机。高像素也给手机处理能力带来了一定的压力,但手机厂商和供应链厂商都将这种压力转化为动力,在像素上勇攀新高。 三星早已推出6400万像素的Quad Bayer阵列的传感器,但八位数的像素,震撼程度可能还是不够。

    • 从供应链得到的消息表示,大立光正在研发一款8p镜头,这款镜头用于配合一块1.08亿像素的传感器,目前镜头和传感器已经开始出货。如果单个像素尺寸为0.8um,那一亿像素感光器的大小将高达1/1.1英寸,这比丧心病狂的诺基亚Pureview 808更大,仅比松下的一英寸CMOS手机小,如果非要塞到手机上,为保证其光学质量和通光口径的镜头也会极其庞大,手机厚度和体积也可能失控。

      因此个人猜测,这款图像传感器尺寸将比0.8um小一档,约为0.7um。这样感光器尺寸大小约为1/1.4英寸——比目前P20/P30系列上的那颗IMX600的感光面积还大,但是比上面算出的1/1.1英寸小不少,至少能塞进手机。

    • 但手机的图形性能有限,如何处理一亿像素也将成为手机厂商面临的难题,曾经喜欢吃大尺寸高像素感光器螃蟹的诺基亚808、Lumia1020等机型拍摄照片时的处理速度就非常令人捉急。如果这1.08亿像素全部输出,手机需要处理的信息量大约是目前1200万像素手机的8倍。以多帧见长的三星次从Galaxy S9开始,其弱光拍摄也不过是12张分三组合成,单次处理量为1.44亿像素。一亿像素还想要多帧合成怕是太过困难了,手机的处理器算不过来。绝大部分情况可能仅仅是对四合一后的2700万像素进行处理。

      而一亿像素,另一个问题来自于图像传感器本身的物理尺寸限制。根据三星官方的ISOCELL Plus说明,ISOCELL Plus技术可以进一步阻隔不同像素之间的光线。但在实际生产制造过程中,目前相对成熟工艺依然停留在0.8um级别,0.7um下的不同像素之间光线、信号之间的干扰屏蔽程度依然不及0.8um甚至1um级别成熟。其最终成像质量将无法保障。

      如果这款机器真的推向市场,一亿像素的宣传效应很可能会远大于其成像质量上的提升,但其示范效应可能会让其他厂商开启一轮“像素大战”。而在目前处理能力下,“像素大战”的广告效应也可能大于其成像质量的提升。这些,可能并不是一件好事。

      总结

      真·屏下摄像头距离大规模应用还有一段距离,在此之前,缩小前置摄像头体积以提升屏占比将成为前置摄像头硬件进化的重点方向之一。后置的主摄像头,随着Quad Bayer阵列图像传感器的流行,将会陆续采用此类高像素传感器,其单传感器原生像素可能突破1亿;如果一亿像素图像传感器手机大卖,市场将有望迎来新一轮“像素大战”。

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223.073.***.***
223.073.***.***
原话“手机摄影素质没啥升级的必要,即便有,也不是现在的商用技术解决的了的。”
前半句的现实是:相比前几年,手机用户越来越愿意用手机来摄影了(包括数毛?)。原因与素质变得堪用有关吧?!
后半句:放出来的已知的东西只是研发成果的一部分,你对各大厂商的技术储备知多少?那可是机密你不知我不知。
此帖使用SAMSUNG SM-N9100提交
发表于2019.08.03 13:45:30
38
03
手机成像几大凑合
第一点,为了体积,牺牲了成吨的通光量和镜头设计,都不拿单反做比较,现在手机平均光圈f2左右,搁到DC里面都算中下游水准,这还是f值,不是T值,对于成像质量来说,T值更具参考性,我就拿几款手机夜拍时的快门速度和ISO表现来推测,这个T值有3.5-4都不错了,仅仅从曝光度来说,和相机f2的表现根本两回事。

镜头设计就更坑爹。全画幅单反和微单系统之所以仍然是专业摄影师的最爱,核心还是镜头,顶级镜头不惜工本的堆料带来的除了重,成像素质的提高是从MTF到肉眼都能分辨出来的。相比之下,APS、M4/3、DC乃至于手机,顶级镜头的缺乏除了厂商的限制,也有消费者自我放弃的因素在内——选择了低档机身,就不再想要一个笨重的镜头,哪怕成像很好,当然,预算也是个问题。

但不管消费者怎么想,现阶段手机镜头的用料和设计,撑死了算是当年柯达富士在景区卖的一次性相机水准,厂商也很默契地避开这个不提。至于徕卡和蔡司认证镜头……徕卡认证暂且存疑,蔡司认证镜头的几款索尼爱立信和诺基亚手机的拍照效果在当年都是有口皆碑的,我想应该不是单纯的心理作用。镜头的提升给照片的提升最为直接,不过手机目前来讲……大家还是更注重电话微信和游戏电影功能,镜头上基本都是默认索尼套装货之类的凑合着。

第二点,还是感光元件
拜尔阵列的主要毛病就是单个像素对光线量的需求,除了要够,还要角度好,不然受限于现今半导体材料的制约,不光吃不进光,还能给你反射一部分走。这也是为啥底大一级压死人说了这么多年居然还老生常谈的原因,也是为啥所有cmos的广告语都要若有若无地提一句像素密度或尺寸的缘故。如今的手机传感器从制程上来讲,塞个四五千万一亿都不存在什么问题,问题在于塞进去这么多以后,拜尔结构的老毛病就越发严重,不做优化成像可以说不升反降,完全失去了塞像素本来想达到的高分辨率目的,可是你说优化吧,手机又只能(只愿意)在软件和算法上进行优化,像相机一样扔个135底这样来规避高像素问题是不存在的,最后的结果也很明显,4800万像素的成像并没比高档1200万有什么实质性提升,倒是拉动了一波大容量闪存芯片的销量……

如果小尺寸上面想出比现在更好的画质,靠现在的拜尔结构,是没啥出路的,至少……折腾了这么多年,相机上的cmos都快吹不出新广告词了,你不能指望手机做这个领头羊。这个新感光技术就比较灵性了,需要多学科的科 ——详细阅读
发表于2019.07.31 19:18:09
37
118.116.***.***
118.116.***.***
那些迷信像素的人,问他们用4800万像素手机给他们拍婚纱行不行,因为3万的全画幅单反像素都没它高
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发表于2019.07.30 19:22:41
36
谷歌亲儿子利用人工智对图像进行智能增强,虽然摄像头本身不算特别给力,但是出来的图片确实比那些搭载高端摄像头的手机更出色。

我觉得硬件发展越来越迅猛,但是充分利用好的软件厂商却寥寥无几。个人认为,目前还是需要软件方面进一步优化,搭配人工智能技术,实现更好的效果。
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发表于2019.07.29 23:32:22
35
111.013.111.***
111.013.111.***
发表于2019.07.29 14:51:55
34
而在目前已有的数千万像素,在当下来看似乎已经足够,或许未来的新的交互技术可能需要更高的像素?我不确定,而就当下来看,提高成像素质方面似乎可以继续完善,比如能否继续优化AI摄像,在单镜头上尽可能的更优秀的呈现出目前需要双镜头才能达到的景深效果?

目前的堆像素技术意义,或许对于积累技术方面来说,未来的相机或摄影设备更能摘到更成熟和甜蜜的果实。比如更小体积的感光元件,却能产生更多的像素,结合AI算法,或许也能鱼和熊掌兼得,得到高像素+高素质的图片。
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发表于2019.07.26 08:50:44
33
不知道未来的手机摄像方面是否会走类似的道路,作为一个手机便携拍照的人来说,我实在是期待啊。早在2年前我就摒弃了常用的相机,全部都出了,主要是记录一些社会纪实类的照片,需要快速反应的手机相机,我经常在举起相机的时候,场景已经稍纵即逝了,或者引起他人防备心
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发表于2019.07.26 08:41:55
32

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发表于2019.07.25 10:32:03
31
117.140.133.***
117.140.133.***
发表于2019.07.24 23:11:32
30
116.026.160.***
116.026.160.***
发表于2019.07.24 09:52:08
29
123.165.053.***
123.165.053.***
发表于2019.07.24 08:14:48
27
120.229.***.***
120.229.***.***
26
03
手机1个亿的像素!目前来说真的没必要!
发表于2019.07.23 21:45:26
25
0.7um的单像素尺寸,四合一达到1.4um,这刚达到去年imx363的大小。这么大的底,为了冲像素数目的噱头真的浪费了本来的很彪悍的夜拍能力呀。(一切都是建立在假如厂家这么干的前提下)
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发表于2019.07.23 20:44:18
24
03
2.8光圈,ISO1600,半分钟长曝光,银河都爆出来了的夜景照片,朋友点赞评论:你这新手机像素真不错。我也很尴尬
发表于2019.07.23 17:18:32
23
211.143.230.***
211.143.230.***
发表于2019.07.23 16:33:27
22
171.216.***.***
171.216.***.***
我觉得在竞争之下,有厂家灌输高像素的优势,就会有竞争厂家灌输高像素的劣势,要不了一两年,普遍消费者的观念就会得到纠正。
此帖使用Win10提交
发表于2019.07.23 15:10:29
21
014.223.185.***
014.223.185.***
发表于2019.07.23 15:05:43
20
121.204.***.***
121.204.***.***
没啥内容
此帖使用VIVO Z1I提交
发表于2019.07.23 13:24:24
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