手机的未来演变:一个不够两个人用。
300万像素,F2.2光圈,背照式传感器,6P镜头加光学图像稳定,ISOCELL,Focus Pixel,phase focusing,和PureView——。不可否认,智能手机的后置摄像头这么多年在技术上的疯狂,让它越来越完美。
这也给智能手机厂商提出了更高的技术挑战:如何让下一代智能手机产品的拍照体验再次让用户感到惊艳?毕竟因为手机物理体积的限制,很难增加摄像头的CMOS和镜头的体积。换句话说,也很难增加入射光的量和CMOS的单个像素的面积。在这种情况下,盲目增加像素会减少单个像素的面积,恶化感光能力,导致成像质量下降。
因此,提高手机摄像头成像质量的关键是提高CMOS的感光性能。这与进入镜头的光量和CMOS单个像素的面积有关(面积越大,感光度越好)。因为手机镜头的面积很难扩大,手机厂商都在想方设法提高CMOS的光利用率,所以会使用背照式传感器(因为这种技术“使得光电二极管背面的金属布线,光线可以毫无阻碍地全部照射到光电二极管的受光面上”)。
iPhone手机、单反相机和其他手机的像素大小对比如下:
IPhone 6/6 Plus 1/3寸,尺寸为4.83.6 mm,32642488 px,像素尺寸为1.47 m;
诺基亚808,1/1.2寸,尺寸为10.87.5 mm,7712 x 5360 px,像素尺寸为1.4m m
Galaxy S5,1/2.6寸,尺寸为5.273.96 mm,53122988 px,像素尺寸为1.0m m。
Lumia1020,1/1.5寸,尺寸为8.8 x 6.6 mm,7712 x 5360 px,像素尺寸为1.14m m。
索尼Z1/Z2/Z3,1/2.3寸,尺寸为6.16 x 4.62 mm,5248 x 3936 px,像素尺寸为1.17m m。
但是也有一个矛盾,就是当像素面积更高,CMOS尺寸不增加时,它的像素数会减少——,而不是仅仅增加像素尺寸。比如HTC的UltraPixels技术,让像素尺寸更大,但也牺牲了画面细节,被评价为“一个东西又一个东西”。所以,总的来说,手机相机的成像困境在于:
在不增加相机尺寸的情况下,保持高像素,尽量保证像素面积,提高镜头的光学利用率。
2014年初,以色列初创团队Corephotonics试图让手机的成像质量与单反媲美,在MWC展示了其双摄像头技术,这是一个有趣的解决方案。此前有传言称,苹果将采用该公司的技术为下一代iPhone配备双摄像头3354,既能提高iPhone摄像头的像素,又不会牺牲画质。
每个摄像头都有800万像素,每个摄像头都有独立的光学模块,一个广角,一个长焦,可以实现无损光学变焦。拍一张照片后,Corephotonics的技术会将两个摄像头的图像进行对比,挑出成像知识较好的像素,然后合成一张1300万像素的照片。
现在,高通已经与Corephotonics合作,为智能手机制造商提供双摄像头的技术解决方案。在此前高通召开的会议上,鲍山泉透露,Corephotonics为高通提供双摄像头部分和部分算法,高通提供后处理硬件盲部分算法。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,处理器会进行比较,看什么时候该切换镜头。近的时候用长焦镜头,远的时候用长焦镜头。
目前双后置摄像头的手机有HTC One M8和华为最近发布的荣耀6 Plus。此外,传闻华硕的新机型也将配备双摄像头。
除了一个UltraPixels摄像头,HTC M8还增加了一个摄像头来捕捉景深的信息,实现了先拍照后对焦的UFocus功能。
另一方面,荣耀Plus配备了两个800万像素的平行摄像头。其实是两个独立的模块,光圈和焦距不同。拍摄近景和远景时,会分别调用不同相机的能力,让画面更干净。此外,在夜拍模式下,一个摄像头进行长曝光,另一个摄像头进行1/15秒的短曝光,使得夜拍照片的质量更高。同时还可以模拟景深等信息,使得照片的玩法更加丰富。
可以看出,华为的双摄方案和Corephotonics的技术非常相似。根据荣耀6 Plus的综合评价,这款手机成像质量不错,但一旦镜头对准远处物体,拍照需要一定的等待时间。另外,荣耀6 Plus虽然成像质量高,但是物体的边缘处理不够好。
反正对于手机摄像头的进化来说,除了拼命提升CMOS传感器的性能,多摄像头瞬间合成图像可能是另一个有趣的方向。最起码手机厂商可以用更低的成本升级像素,提升画质。