聊聊手機攝像頭硬體發展的新趨勢
劉延 于 2019.07.22 20:10:15 | 源自:soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.50/95
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    • 隨著全面屏的流行,前置攝像頭的小型化成為手機廠商重點研發方向之一;同時,拍照已經成為各家廠商區分于別家廠商的重要賣點,記錄生活記錄美,是每一個手機用戶的剛性需求。手機廠商中,從華為的定制傳感器,到2018年虹軟的合作客戶少了vivo,再到小米收購美圖品牌,建立自身優勢,形成差異化競爭也是相機研發重點方向。今天,就先來聊聊手機攝像頭硬體未來發展的兩個新趨勢。

      前置攝像頭——更小

      真·屏下攝像頭目前還處于研發階段,目前只有兩家廠商在微博上發了些概念視訊,在輿論范圍內誘惑誘惑大家;能拿出來真機展示的目前只有OPPO一家,從行業慣例來說,樣機完成距離大規模量產還有一段時間。真屏下攝像頭技術和相機模組的關系相對較少,和顯示面板廠商關系更密切,手機廠商可能需要與熒幕廠商共同定制產線,技術實現和協調難度巨大。所以整體來看,這項黑科技距離穩定量產級別還有待時日。

      因此,打孔屏和水滴屏仍會是屏下攝像頭的暫時妥協方案。水滴屏屬于劉海屏的進化版,攝像頭被鑲嵌在水滴形的熒幕切割后的凹槽里,打孔屏更像是真·屏下攝像頭的預演,這項技術已經開始需要面對由于正面的蓋板玻璃以及顯示面板帶來的光學上的畫質損失。

      打孔屏的設計能在真·屏下攝像頭成熟之前,盡可能的提升屏占比,同時盡量不影響顯示內容。當然,目前打孔屏的孔還是有點大。最早深天馬的展示機,打孔屏的前攝孔占據熒幕一角,非常影響觀感。三星Galaxy S10的孔徑在4mm左右、A8S的孔徑超過6mm,榮耀V20已經是LCD熒幕里面開孔直徑很小的了,也在4.5mm左右;千元機的vivo Z5X孔徑為4.59mm。

      在這種形態下,廠商想要提升屏占比,就需要從縮小孔徑出發,縮小孔徑的途徑一方面是提升開孔技術,縮小攝像頭邊緣區域,這個技術從通孔到盲孔再到封裝,都需要熒幕模組廠商和相機模組廠商的配合。

      另一方面就是盡量縮小攝像頭的物理尺寸。在打孔屏設計下,需要縮小攝像頭的前端的鏡頭組大小。目前主流的前置攝像頭鏡頭直徑約為2.8mm,于是三星往上再推了一層,從相機模組推到了定制化鏡頭。目前在三星的推動下,大立光的2.2mm鏡頭已經研發完畢,等待今年下半年出貨。從直徑上看,2.2mm直徑鏡頭所占用的熒幕面積比2.8mm小約40%,但成本則是原來2.8mm直徑鏡頭的2倍以上。如果有利可圖形成市場優勢,廠商自然會投入研發。

      從鏡頭的角度,盡量降低打孔對熒幕觀感的影響。同時大立光的2mm鏡頭也正在研發中,預計將于2020年出貨,到時候,打孔屏的前攝孔面積更小,熒幕正面的觀感也會更好。 在2020年,真屏下攝像頭可能將迎來技術應用,商用產品可能將開始小規模出貨。屆時,屏下攝像頭和升級版挖孔屏又將迎來新一輪對戰。

      后置攝像頭——更大

    • 在Quad Bayer陣列技術的引領下,手機的畫素數量進入了新時代,華為P20系列是第一個吃螃蟹的,在新款定制傳感器的幫助下,華為登頂DXOmark Mobile屠盡對手。隨著三星、索尼、甚至豪威科技(OmniVision)的Quad Bayer傳感器普及,四千萬及以上級別畫素的手機比比皆是,甚至早已殺入千元機。高畫素也給手機處理能力帶來了一定的壓力,但手機廠商和供應鏈廠商都將這種壓力轉化為動力,在畫素上勇攀新高。 三星早已推出6400萬畫素的Quad Bayer陣列的傳感器,但八位數的畫素,震撼程度可能還是不夠。

    • 從供應鏈得到的消息表示,大立光正在研發一款8p鏡頭,這款鏡頭用于配合一塊1.08億畫素的傳感器,目前鏡頭和傳感器已經開始出貨。如果單個畫素尺寸為0.8um,那一億畫素感光器的大小將高達1/1.1英寸,這比喪心病狂的諾基亞Pureview 808更大,僅比松下的一英寸CMOS手機小,如果非要塞到手機上,為保證其光學質量和通光口徑的鏡頭也會極其龐大,手機厚度和體積也可能失控。

      因此個人猜測,這款圖像傳感器尺寸將比0.8um小一檔,約為0.7um。這樣感光器尺寸大小約為1/1.4英寸——比目前P20/P30系列上的那顆IMX600的感光面積還大,但是比上面算出的1/1.1英寸小不少,至少能塞進手機。

    • 但手機的圖形性能有限,如何處理一億畫素也將成為手機廠商面臨的難題,曾經喜歡吃大尺寸高畫素感光器螃蟹的諾基亞808、Lumia1020等機型拍攝照片時的處理速度就非常令人捉急。如果這1.08億畫素全部輸出,手機需要處理的資訊量大約是目前1200萬畫素手機的8倍。以多幀見長的三星次從Galaxy S9開始,其弱光拍攝也不過是12張分三組合成,單次處理量為1.44億畫素。一億畫素還想要多幀合成怕是太過困難了,手機的處理器算不過來。絕大部分情況可能僅僅是對四合一后的2700萬畫素進行處理。

      而一億畫素,另一個問題來自于圖像傳感器本身的物理尺寸限制。根據三星官方的ISOCELL Plus說明,ISOCELL Plus技術可以進一步阻隔不同畫素之間的光線。但在實際生產制造過程中,目前相對成熟工藝依然停留在0.8um級別,0.7um下的不同畫素之間光線、訊號之間的干擾屏蔽程度依然不及0.8um甚至1um級別成熟。其最終成像質量將無法保障。

      如果這款機器真的推向市場,一億畫素的宣傳效應很可能會遠大于其成像質量上的提升,但其示范效應可能會讓其他廠商開啟一輪“畫素大戰”。而在目前處理能力下,“畫素大戰”的廣告效應也可能大于其成像質量的提升。這些,可能并不是一件好事。

      總結

      真·屏下攝像頭距離大規模應用還有一段距離,在此之前,縮小前置攝像頭體積以提升屏占比將成為前置攝像頭硬體進化的重點方向之一。后置的主攝像頭,隨著Quad Bayer陣列圖像傳感器的流行,將會陸續采用此類高畫素傳感器,其單傳感器原生畫素可能突破1億;如果一億畫素圖像傳感器手機大賣,市場將有望迎來新一輪“畫素大戰”。

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223.073.***.***
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原話“手機攝影素質沒啥升級的必要,即便有,也不是現在的商用技術解決的了的。”
前半句的現實是:相比前幾年,手機用戶越來越愿意用手機來攝影了(包括數毛?)。原因與素質變得堪用有關吧?!
后半句:放出來的已知的東西只是研發成果的一部分,你對各大廠商的技術儲備知多少?那可是機密你不知我不知。
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發表于2019.08.03 13:45:30
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03
手機成像幾大湊合
第一點,為了體積,犧牲了成噸的通光量和鏡頭設計,都不拿單眼做比較,現在手機平均光圈f2左右,擱到DC里面都算中下游水準,這還是f值,不是T值,對于成像質量來說,T值更具參考性,我就拿幾款手機夜拍時的快門速度和ISO表現來推測,這個T值有3.5-4都不錯了,僅僅從曝光度來說,和相機f2的表現根本兩回事。

鏡頭設計就更坑爹。全畫幅單眼和微單系統之所以仍然是專業攝影師的最愛,核心還是鏡頭,頂級鏡頭不惜工本的堆料帶來的除了重,成畫素質的提高是從MTF到肉眼都能分辨出來的。相比之下,APS、M4/3、DC乃至于手機,頂級鏡頭的缺乏除了廠商的限制,也有消費者自我放棄的因素在內——選擇了低檔機身,就不再想要一個笨重的鏡頭,哪怕成像很好,當然,預算也是個問題。

但不管消費者怎么想,現階段手機鏡頭的用料和設計,撐死了算是當年柯達富士在景區賣的一次性相機水準,廠商也很默契地避開這個不提。至于徠卡和蔡司認證鏡頭……徠卡認證暫且存疑,蔡司認證鏡頭的幾款索尼愛立信和諾基亞手機的拍照效果在當年都是有口皆碑的,我想應該不是單純的心理作用。鏡頭的提升給照片的提升最為直接,不過手機目前來講……大家還是更注重電話微信和游戲電影功能,鏡頭上基本都是預設索尼套裝貨之類的湊合著。

第二點,還是感光元件
拜爾陣列的主要毛病就是單個畫素對光線量的需求,除了要夠,還要角度好,不然受限于現今半導體材料的制約,不光吃不進光,還能給你反射一部分走。這也是為啥底大一級壓死人說了這么多年居然還老生常談的原因,也是為啥所有cmos的廣告語都要若有若無地提一句畫素密度或尺寸的緣故。如今的手機傳感器從制程上來講,塞個四五千萬一億都不存在什么問題,問題在于塞進去這么多以后,拜爾結構的老毛病就越發嚴重,不做優化成像可以說不升反降,完全失去了塞畫素本來想達到的高解析度目的,可是你說優化吧,手機又只能(只愿意)在軟體和算法上進行優化,像相機一樣扔個135底這樣來規避高畫素問題是不存在的,最后的結果也很明顯,4800萬畫素的成像并沒比高檔1200萬有什么實質性提升,倒是拉動了一波大容量閃存晶片的銷量……

如果小尺寸上面想出比現在更好的畫質,靠現在的拜爾結構,是沒啥出路的,至少……折騰了這么多年,相機上的cmos都快吹不出新廣告詞了,你不能指望手機做這個領頭羊。這個新感光技術就比較靈性了,需要多學科的科 ——詳細閱讀
發表于2019.07.31 19:18:09
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118.116.***.***
118.116.***.***
那些迷信畫素的人,問他們用4800萬畫素手機給他們拍婚紗行不行,因為3萬的全畫幅單眼畫素都沒它高
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發表于2019.07.30 19:22:41
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谷歌親兒子利用人工智對圖像進行智能增強,雖然攝像頭本身不算特別給力,但是出來的圖片確實比那些搭載高階攝像頭的手機更出色。

我覺得硬體發展越來越迅猛,但是充分利用好的軟體廠商卻寥寥無幾。個人認為,目前還是需要軟體方面進一步優化,搭配人工智能技術,實現更好的效果。
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發表于2019.07.29 23:32:22
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111.013.111.***
111.013.111.***
發表于2019.07.29 14:51:55
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而在目前已有的數千萬畫素,在當下來看似乎已經足夠,或許未來的新的交互技術可能需要更高的畫素?我不確定,而就當下來看,提高成畫素質方面似乎可以繼續完善,比如能否繼續優化AI攝像,在單鏡頭上盡可能的更優秀的呈現出目前需要雙鏡頭才能達到的景深效果?

目前的堆畫素技術意義,或許對于積累技術方面來說,未來的相機或攝影裝置更能摘到更成熟和甜蜜的果實。比如更小體積的感光元件,卻能產生更多的畫素,結合AI算法,或許也能魚和熊掌兼得,得到高畫素+高素質的圖片。
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發表于2019.07.26 08:50:44
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不知道未來的手機攝像方面是否會走類似的道路,作為一個手機便攜拍照的人來說,我實在是期待啊。早在2年前我就摒棄了常用的相機,全部都出了,主要是記錄一些社會紀實類的照片,需要快速反應的手機相機,我經常在舉起相機的時候,場景已經稍縱即逝了,或者引起他人防備心
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發表于2019.07.26 08:41:55
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發表于2019.07.25 10:32:03
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117.140.133.***
117.140.133.***
發表于2019.07.24 23:11:32
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116.026.160.***
116.026.160.***
發表于2019.07.24 09:52:08
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123.165.053.***
123.165.053.***
發表于2019.07.24 08:14:48
27
120.229.***.***
120.229.***.***
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03
手機1個億的畫素!目前來說真的沒必要!
發表于2019.07.23 21:45:26
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0.7um的單畫素尺寸,四合一達到1.4um,這剛達到去年imx363的大小。這么大的底,為了沖畫素數目的噱頭真的浪費了本來的很彪悍的夜拍能力呀。(一切都是建立在假如廠家這么干的前提下)
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發表于2019.07.23 20:44:18
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03
2.8光圈,ISO1600,半分鐘長曝光,銀河都爆出來了的夜景照片,朋友點贊評論:你這新手機畫素真不錯。我也很尷尬
發表于2019.07.23 17:18:32
23
211.143.230.***
211.143.230.***
發表于2019.07.23 16:33:27
22
171.216.***.***
171.216.***.***
我覺得在競爭之下,有廠家灌輸高畫素的優勢,就會有競爭廠家灌輸高畫素的劣勢,要不了一兩年,普遍消費者的觀念就會得到糾正。
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發表于2019.07.23 15:10:29
21
014.223.185.***
014.223.185.***
發表于2019.07.23 15:05:43
20
121.204.***.***
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沒啥內容
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發表于2019.07.23 13:24:24
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