极具视点 2014智能机摄像头进化解析

极具视点 2014智能机摄像头进化解析

·PChome原创·作者:PChome编辑部

智能手机拍照超越卡片

自从智能手机成为移动互联市场主流开始,很多厂商都快速的更新着手机的硬件配置,像CPU与屏幕都经历着不断的“新陈代谢”,每年年初的CES会展就像是新老技术交替的分水岭,往年CES上都会有厂商爆料出新的技术理念或是超出目前我们认知范围的概念产品。就在手机厂商都在继续拼屏幕与处理器等主流配置的时候,有一些公司开始了在手机摄像头上做起了文章。

微博、微信等国人熟知的社交App都主打分享,一张照片就能迎来很多网友的关注和评论,逐渐使手机的拍照功能在移动互联时代得到了最大化的体现。智能手机一直在试图取代卡片数码相机,但是这个过程并非朝夕,从2007年首款搭载500万像素摄像头的诺基亚N95、一直到2011年的苹果iPhone 4,人们才逐渐接受手机拍照、分享带来的方便体验。

当年被称为“机皇”的诺基亚N95搭载了500万摄像头。

在智能手机影响全人类的今天,手机拍照功能是否强大已经成为了消费者逐渐关注的问题之一,日常生活中,遇见正在路边用手机自拍或拍照留念的人我们已经司空见惯了,就像在晴天使用的遮阳伞一样,手机拍照深入人心,成为了手机又一个最基本支持的功能。那么,2014年的拍照手机,会有什么巨大的进化呢?

2014智能手机拍照新硬件技术解析

从摄像头被成功安装在手机之后,拍照技术一直在不断的更新,为了给自家的产品增加亮点,拍照功能一时间占据了手机最举足轻重的位置。在2013年,我们看到了诺基亚Lumia 1020的4100万像素PureView相机、三星将数码相机与手机融合的设计以及HTC的UltraPixel技术,当然还有传感器升级的苹果iPhone 5s,主打自拍的美图手机美颜功能等等。

通过不同厂商的不同技术特点消费者看到了手机相机更好的成像、色彩还原、夜拍模式、美颜效果、光学防抖等等新技术的出现,但是智能手机对摄像头的拓展就仅仅如此么?当然不是,其实很多厂商都在“秘密”研究这突破如今所有手机摄像头和拍照功能的技术,下面我们就看看手机厂商们都在“密谋”什么?

新技术:MEMS摄像头

MEMS, Micro-Electro-Mechanical System的缩写,简单来说就是微型电子技术,那么这种新型的摄像头技术从字面意思来理解就是——快。其实早在谷歌的Nexus 5发布的时候就有很多媒体猜测过可能会搭载这种全新的摄像头技术,但可惜的是谷歌没敢第一个吃螃蟹,也许是因为现在技术和量产化的问题放弃了这种摄像头的主要原因吧。

MEMS摄像头技术特点

这种技术的优势在于,利用微型电子系统来取代传统的磁力线圈实现自动对焦功能,所以能够实现超过普通摄像头2至3倍的自动对焦速度,几乎是瞬间完成,准确度也有所提升。同时,它还拥有更省电、更小体积等特点,甚至是实现类似Lytro光场相机那样“先拍摄、后对焦”的操作,能够有效提升手机拍照效果。

MEMS摄像头拆解示意图

当然,每一种新技术的出现都伴随着缺点,MEMS同样是。MEMS摄像头的 第一个 缺点是画质。由于MEMS器件无法做到大幅度的位移,因此对于镜头组的设计有着特殊的要求。传统的VCM可以轻松做到500微米甚至1毫米级别的行程范围,而MEMS则只能实现80微米。这就意味着,传统摄像头可以把整个对焦范围安排在这1毫米的镜头行程中,MEMS却只能利用这小小的80微米。第二个,MEMS使用硅这种材质,硅本身就十分脆弱那么MEMS摄像头的耐用性肯定不会太好,虽然手机里的加速度计也是由MEMS弹簧提供支撑,但跌落或剧烈震动都会使MEMS摄像头损坏。第三个,就是我们之前提到的量产化问题,目前MEMS摄像头仅DigitalOptics Corporation一家,别无分店。

新技术:ISOCELL传感器

以前总给我们带来惊喜的总是苹果旗下的iPhone,在没有了乔布斯的时代。三星似乎想扛起这面创新大旗,但实际上三星并没有给我们带来太多惊爆眼球的东西。如今,三星电子宣布将在GALAXY S5以及Note 4上搭载这种最新的ISOCELL传感器,试图突破极限创造摄像头分辨率的奇迹。

ISOCELL感光器与普通BSI背照式镜头样张对比

从500万、800万到目前最新的1300万像素,包括分辨率、材质等等,手机相机的传感器一直在不断的升级,而最新的ISOCELL传感器不仅仅拥有傲人的1600万像素分辨率,相对于传统的背照式传感器拥有更好的灵敏度和动态范围。

ISOCELL感光器技术示意图

ISOCELL能通过收集更多光线来增强成像质量,从而改善目前的BSI(背面照明)传感器。据称,此技术可以使照片像素之间串扰减少30%,动态范围则会增加30%,并在弱光条件下显著改进色彩保真度。通过ISOCELL技术,手机能把CMOS上像素之间的间隔区域部分大大缩小,而每一个像素都是独立的,相比在背照式技术中出现的扩散效应,它能够从照射在感光元件的光中捕获更多的光子。简而言之,这意味着我们能够期待在低光照的条件下获得更明亮、更清晰的照片,而在当前,任何相机想要在这类场景下获得良好的照片都是非常困难的。

2014智能手机拍照新功能体验解析

说到体感,很多人立刻想到了微软在XBOX 360上发布的Kinect,其实最先将这个概念带我们家庭的是日本任天堂公司出品Wii,只不过微软Kinect让体感大获成功。随着Wii的阴盛阳衰,更便捷成熟的Kinect更牢记人心,手机厂商当然不会错过这种科技形势的存在,其实在很多手机中都加入了体感功能。当然,就现在发布了的手机体感功能来说还处于试水阶段,在日常我们的利用率并不多。

PrimeSense成功的开发了Kinect,也让苹果公司发现了体感在未来的趋势

要说收购,在手机圈数得上苹果最财大气粗,iPhone 5s上的Touch ID就得归功于在2012年夏天收购的一家移动安全公司——AuthenTec。在2013年,苹果公司花费3.45亿美元收购了PrimeSense公司,该公司为XBOX Kinect体感摄像头提供了传感器,预示着未来苹果产品将具备3D传感技术。当然,传感产品更适合出现在家用娱乐设备上,但苹果经过苹果完美的优化,在未来出现在iPhone上使用这种新型传感器,实现创新式的手机拍照功能也不能排除。

矩阵式或多个摄像头

最近在CES上,一家名为Pelican Imaging的公司提出了一种新型的手机拍照解决方案,能够在手机上实现一枚传感器、多达16枚微型镜头的设计,每个子镜头单独成像并组合成一幅图像,有效提升画面质量。

Pelican Imaging矩阵式摄像头技术

这条刚刚发布的新技术还没升温,就被曾经的手机界巨头诺基亚以及现在的处理器巨头高通同时看上,并且已经得到了这两家公司将近2000万美元的资金注入,所以在今年或许就能看到Pelican Imaging的摄像头出现在某个品牌的旗舰手机上。

Lytro光场相机支持先拍照后在进行对焦的新技术方式

Pelican Imaging研发的这种相机与的Lytro光场相机类似,允许用户“先拍照后对焦”。不同之处在于,阵列式照相技术使用的是单一独立的模块,内含多个光学组件,这就意味着,通过该技术可以将手机做得更加紧凑。

手机拍照升级需突破瓶颈

刚刚我们看到了在2014年手机在拍照方面的进步将会迈上更高的台阶,俗话说“步子迈大了容易扯着蛋”,虽然拍照功能被广泛应用,但我们也同样看到了现在手机拍照遇到的很多问题,在没有消化瓶颈的前提下,过快的发展是否会出现像智能手机待机续航一样的问题呢?

拍照手机有时会受到存储空间大小的制约,用户有时并不能随心所欲地存储更多的照片;第二,在电池方面,加入拍照功能的芯片耗电量都比较大,因而手机的待机时间往往比较短。虽然手机的内存得到了更好的提升,但随着屏幕的的高清化,照片本身的容量也在增大,存储问题必须得到改善。

现在的智能手机发展方向基本是更轻薄,更容易携带,但是相机与手机在外形设计相悖,成为了轻薄设计路线最凶猛的拦路虎。就像诺基亚808,其机身为123.9*60.2*13.9mm,而相机镜头厚度高达17.95mm,提升了携带不便的系数。

诺基亚808尴尬的机身三围也证明了厂商很难短时间内将摄像头做薄

手机摄像头是由保护膜、镜头组、对焦马达、红外线滤光片、影像传感器、线路连接基板这六个部件构成。除了保护膜,其余都属于关键部件,都会影响摄像头模组的厚度。镜头的光学设计标准要以传感器的像素高低和感光面积的大小来做参考。所谓总光学高度,可以简单理解为从镜头的第一片透镜表面到传感器感光面能清晰成像的距离。目前800万像素级别镜头总光学高度大多都在4.0-5.0mm之间。

写在最后:2013年,虽然很多厂商都发布了自己最新的旗舰智能手机,但大幅度的创新与提升我们都没看到,像三星的GALAXY S4与Note 3就是很好的例子,基本上都是微创新,在消费者盼望新技术出现的同时也同样对这些厂商充满了失望与遗憾。没有了乔布斯的苹果失去了曾经那耀眼的光辉,但他的离去并不代表移动互联创新理念的消失。

很多消费者认为,很多厂商并不是在以为用户带来更多创新科技体验而制作手机,仅仅是为了顺应当前市场手机硬件规格的提升而大众脸充胖子。那么在2014年,我们又将迎来一大波智能手机的发布,希望在2015年我们回顾今年的时候,会有更多的新科技创新技术值得我们津津乐道的去讨论。

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