[其它] 硬件限制并非死穴 细数手机摄影的微创新[24P]

硬件限制并非死穴 细数手机摄影的微创新(转)

永远的伤 厚度限制镜头能力

    2010年对于整个IT产业来说是激动人心的一年，因为历史上进步最为巨大的一台智能手机——iPhone4横空出世，实际上他震撼的并非只是手机，iPhone4在众多相机厂商的眼皮底下，成为了历史上第一台拍摄数量压过相机的手机，从那之后手机摄影一发不可收拾，迅速成为了很多人的选择，现在越来越多的手机摄影相关配件也证明了手机摄影的热度，不过我们今天的主题并非是对比手机相机孰好孰坏，而是单纯的从技术方面来讲述一下手机摄影的相关的点点滴滴。



永远的伤 厚度限制镜头能力

    随着半导体工艺的不断进步，相机最大的成本——传感器的价格正在飞速的降低，可能你不相信，目前一台iPhone5s的售价足以超越2块全画幅传感器还要多，在这样的背景下，使用更大尺寸的传感器来提高画质显然是非常好的选择，但是我们可以看到绝大多数手机厂商都没有这么做，坚持这条道路的诺基亚也在后续产品当中有所妥协。



现如今相机传感器的价格正在降低

    考虑到手机的高利润，显然不这么做的理由并不是预算或者成本上的东西，而是因为体积的限制，而且说到体积，其实只卡在了一个参数上，那就是“厚度”！虽然传感器本身是一个平面，但是镜头可是立体的，传感器边长增大到2倍，镜头的体积会对应的增加到8倍，很显然目前都在追求超薄手机的我们是不可能接受这种变化的。



智能手机的厚度限制镜头能力

    所以说很多时候并非手机厂商不愿意做好，而是因为这是实实在在的硬件设计，现在为了保证手机镜头可以做的尽可能的薄，绝大多数手机都采用了树脂材料的双面非球面镜片来控制厚度，而且均使用了相对广角的定焦镜头，这其实是一种无奈的妥协，也是现行技术条件下最好的选择。不过即使是这样，我们依旧不能忽视手机厂商在影像方面的创新，而笔者今天主要目的就是要和大家详细盘点一下哪些东西是手机厂商真正努力的东西。

    作者：李博、商皛

产品：G16 佳能 数码相机

堆栈传感器 全集成的好未来

堆栈传感器 全集成的好未来

    首先我们来说收堆栈式传感器，这可以说是目前最为先进的传感器形式，他是在背照式传感器的基础上的改进产品，进一步提高了传感器的开口率。当然堆栈式传感器最大的进步就是给传感器带来了集成度上极大的可能性，虽然目前绝大多数手机使用的堆栈式传感器仍然没有集成处理器，但是高感也有了非常明显的提升。



索尼半导体官方对于堆栈式传感器的结构解析

    目前掌握成熟商品化堆栈式传感器的画质的厂商只有索尼，不过三星、东芝等品牌也会在2014年拿出对应的产品，Aptina和OmniVision方面对于此类技术没有表态，不过以目前的技术水平来讲，目前的堆栈式传感器集成大规模运算单元还是一件非常不靠谱的事儿，最起码会对整个传感器的稳定性带来不小的挑战。



Aptina的传感器开发板 上部还有Micron美光的商标

    不过长远来看，在传感器当中集成更多的功能以及运算单元是大势所趋，毕竟手机厂商都不具备太多的影像技术，如果能在传感器当中集成一套完整的处理单元，那么手机厂商自己所付诸的研发成本就要小的多得多，而且使用诸如索尼这种传感器巨头的产品同时也是对于画质的一种保证。



最终出货的堆栈式传感器与对应的镜头模组

    所以说未来堆栈式传感器（应该是说类堆栈式的高集成度传感器）一定是手机未来的发展方向， 不过与此同时我们也需要面对一旦集成处理器的堆栈式传感器全面普及，那么使用它的产品会在画质上有一个极大的相似度，未来会怎么样就让我们走着瞧吧。

　　技术难度：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

　　普及程度；☆☆☆☆

　　未来前景：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

产品：G16 佳能 数码相机

超采样技术 模拟变焦是方法

超采样技术 模拟变焦是方法

    超采样技术其实早就不是什么新东西了，不过在很长一段时间内，超采样技术都只用在高端摄像机领域当中，毕竟视频不像静态照片那样需要那么好的分辨率。当然了在诺基亚PureView 808出现之前没有人会把超采样技术与变焦结合起来，所以说PureView技术虽然本身丝毫不新鲜，但是如此的用法充满了创新意识。



Nokia 808的出现有着很特殊的意义

    不过超采样技术为何可以用于变焦呢？它原理的本质并不是因为技术上有什么突破，而是因为目前所有拍照设备都在拼命的飙升像素，但是用于互联网传播的图片仍然限制在200万以下，如果传感器拥有足够高的像素，完全可以只从画面的最中心来裁切出自己想要的区域，进而实现变焦的效果。



诺基亚808变焦示意图

    可能有人要说这种变焦其实和早期的数字变焦没有太大的区别，在照片领域的确是如此的，不过需要注意的是，诺基亚目前的PureView型号手机也具备了视频变焦能力，但是以往的手机只要视频变焦是一定会损失分辨率的。能实现这一点更主要的在于传感器具备足够高的采样率，否则是不可能的做到的。



画幅的大小任然是王道

    总的来说，PureView技术的本质就是超高采样能力与超高分辨率的结合，而且我们也不得不承认具备PureView功能的手机的确是目前画质最好的产品，虽然那只是因为画幅的优势而不是PureView本身，在今后也可能会有更多的厂商采用类似的思路来推出自己的产品，毕竟在不增加厚度的基础上提供变焦能力是个极大的诱惑。

　　技术难度：☆☆☆☆☆

　　普及程度；☆☆

　　未来前景：☆☆☆☆☆☆☆

产品：G16 佳能 数码相机

RAW文件支持 画质最好的保证

RAW文件支持 画质最好的保证

    在很多人的眼中，RAW格式就等于高画质，考虑到目前手机厂商对于图像处理器技术掌握的实在太少，输出RAW格式的确是画质最好的保证。目前能够输出RAW格式的手机包括诺基亚的1020、1520以及小米3，谷歌方面也准备在安卓4.5以及以后的版本中普及RAW格式的拍摄。



RAW格式的照片已经不再是数码相机的“专利”

    不过说句实话，用手机拍摄RAW格式的照片的确是一件非常费时费力乃至于可以说是愚蠢的事情，要知道手机拍照的最大优势就是具备比较快速的分享能力，但是拍摄RAW带来的就是极度费时费力的后期处理流程，唯一的好处就是在于如果这张照片你觉得还不错，打算以后好好洗一张出来，那么拍摄RAW格式也许会是画质的很好保证。



RAW格式的照片已经走进手机

     当然了手机能够拍摄RAW，其实也是因为手机替代相机的呼声越来越高，不过我们也要明确一个问题，哪怕是单反相机，使用RAW格式的比例都不到3%，如果换到手机怕是连0.1%都做不到的数字，不过在这个商业社会，其实做不做到并不重要，对于这种只要一次研发成本，后续就可以无限0成本添加的功能，那是一定要有的。

　　技术难度：☆

　　普及程度；☆

　　未来前景：☆☆☆

产品：G16 佳能 数码相机

后对焦技术 临时补救好办法

后对焦技术 临时补救好办法

    后对焦技术其实和当年的光场相似有一些相似之处，最起码在最终照片方面都是通过点击画面中的某一部分来确定焦点的所在。这类技术最大的好处就是可以简化我们拍摄时的难度，尤其是不需要我们把宝贵的时间放在让人无奈的对焦上，更不要提万一没对上焦的苦恼了。



妈妈再也不用担心我的对焦了

    不过这一技术目前还很不成熟，而且分为了2个流派，一个是光场相机流派，可以一次性解决所有问题，不过目前光场相机能够实现的分辨率大约为300线对，哪怕是放在微博微信里边都显得有一些粗糙，而且光场相机的厚度也不是手机厂商可以接受的。



光场相机的厚度实在有点。。。

    另一个就是诺基亚的对焦扫描流派，这一流派主要是让镜头完成一个完整的对焦行程，然后在不同的对焦点拍摄照片，最后通过对应的软件合成出一张照片。由于对焦需要时间，相机需要进行一些运算来保证照片的绝对重叠，这一过程也会损失一定程度的分辨率（但是远小于光场相机），而且如果拍摄主体运动的话就完全不能保证重叠了。



图片来源于WPDang.com

    总而言之，这一技术的出现的确预示了一些问题，而且因为对焦导致的废片也是不可回避的问题，这一技术的出现也是为了避免这一问题而出现的，从目前技术发展的速度来看，相信过不了10年，我们将会迎来具备真正实用价值的后对焦技术。

　　技术难度：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

　　普及程度；☆

　　未来前景：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

产品：G16 佳能 数码相机

4K视频拍摄 硬件早就有保障

4K视频拍摄 硬件早就有保障

    4K视频早就不是什么新鲜东西了，而且在台湾产业链介入之后，4000元的4K电视也成为了满街可见的东西，不过4K视频拍摄设备仍然是比较少的，当然设备缺乏的原因是多种多样的，最根本还是因为目前没有适合4K视频拍摄的公开编码格式，不过对于具备影响基础的厂商来说，这也是一个可以克服的问题。



4K已不是什么新鲜的东西了

    我们可以看到目前绝大多数传感器都具备了4K视频级别的拍摄能力，但是由于各方面的原因限制，能够实际支持的仅有三星GALAXY Note III这一款产品，当然了在目前各种相关设备缺乏的情况下，即使能够拍摄出4K视频，后期的剪辑以及播放都是大问题，所以在2013乃至于2014年4K视频都不会成为太主流的东西。



三星GALAXY Note III是唯一一台支持4K视频拍摄的手机

    4K视频不主流那么就意味着这个技术没有用了吗？实际上并非如此，由于视频拍摄受到采样方法的很大限制，所以直接采样1080p往往不会取得比较好的效果，但是如果我们采样4K视频，然后再输出上选择成熟的1080p编码，不仅可以获得极大的锐度提升，其高感能力也会有差不多1档的进步。



近几年4K难以普及

    所以说相信这2年4K视频绝对还是难以普及的，但是一定有大量产品使用4K采样，1080p输出乃至于1440p输出的模式，这种模式虽然在纸面上与过去并无区别，但是新技术的引入会让他们的画质有非常明显的提升。

　　技术难度：☆☆☆

　　普及程度；☆

　　未来前景：☆☆☆☆☆☆☆☆

产品：G16 佳能 数码相机

双色补光灯 白平衡不是障碍

双色补光灯 白平衡不是障碍

    双色补光灯实际上是来源于苹果iPhone5s，这一设计虽然可能在很多人看来是一个充满噱头的功能，不过这却是手机乃至于整个影像产业历史上第一次试图挑战白平衡这个大难题。如果你经常使用闪光灯在室内环境拍照，那么你一定非常深刻的了解到一张照片时而黄、时而白、时而蓝是一件多么恶心的事儿了。



双色补光灯来源于苹果iPhone5s

    双色补光灯的原理还是很简单的，由于LED本身具备了比较好的功率控制性，所以两颗不同颜色的LED，通过比较精确的功率调节，就可以实现对于补光灯色温的控制了。在使用的时候，手机会自动调节2颗LED的功率比率，进而让补充的光线与环境光线尽可能多的相似，进而实现比较好的补光效果。



双色补光灯的出现让白平衡不再是障碍

    不过双色补光灯的效果实际上严格受限于整个测光系统对于白平衡的识别能力，目前受限于相机的工作原理，想要准确的识别白平衡还是很困难的，所以双色补光灯的实际效果远没有我们想象中的那样好。

    所以总的来说，这种设计理念是绝对先进的，不过作为LED补光灯，功率上的不足依旧是无法避免的，其实际效果也受到了测光系统的严重影响，但是由于成本并不算高，而且整体化解决方案也在日趋成熟，我觉得不超过3年这一技术一定会大行其道。

　　技术难度：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

　　普及程度；☆☆

　　未来前景：☆☆☆☆☆☆☆☆

产品：G16 佳能 数码相机

旋转摄像头 避免方向的障碍

旋转摄像头 避免方向的障碍

    旋转摄像头其实看起来并不算什么太高端的功能，不过这里边实际上蕴含了一个非常实际的需求，那就是自拍已经成为了越来越多人所重视的东西。在之前很多手机都在自拍上动了不少心思，比如使用与后置相同的1/3寸传感器，使用等效21mm的超广角镜头，加入诸多滤镜等等。



旋转摄影头让自拍更加自在

    不过双摄像头归根到底也是一种浪费，而且双摄像头会让你在体积方面有着更多的妥协，所以我们往往需要使用比较新的形式来处理这个问题，旋转摄像头最大的好处就在于我们不需要在已经很薄的机身上再一次考虑放置2个摄像头的问题，也让常规10mm厚度的手机引入1/2.3寸的传感器成为了可能性。



旋转摄像头人让手机引入1/2.3寸的传感器成为了可能

    除了自拍以外，旋转摄像头也让一些比较极致的拍摄角度成为了可能性，对于传统手机来说，如果我们想要拍摄照片，那么结果一定是需要正对屏幕才可以，但是如果摄像头可以旋转，那么我们就可以比较轻松的实现俯仰拍摄。



旋转摄像头便于极限角度的拍摄

    所以说旋转式摄像机一定是未来拍照手机一个重要的发展方向，当然了这一设计仍然是极其新颖并且受到很多质疑的，其寿命更是许多人担心的焦点。总而言之，一个小小拍摄角度的改变很可能就给我们带来更多不一样的感受，未来一定会有更多的手机尝试这种设计。

　　技术难度：☆☆☆

　　普及程度；☆

　　未来前景：☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

产品：G16 佳能 数码相机

噱头经常有 技术进步真实在

噱头经常有 技术进步真实在

    好了我们今天的技术盘点就到此为止了，我们不得不承认，由于硬件上的限制，手机厂商在影像方面的努力会更加靠拢我们使用体验上的东西，里边很多改变都是游离于相机厂商思路之外的。虽然他们对于影像本身的理解可能更加简单，但是也更加符合目前的使用习惯。



手机厂商在影像方面的努力将更加靠拢我们使用体验（图片来源于昵图网）

    当然随着手机摄影市场越来越大，也会有越来越多的厂商在寻求里边的机会，所以厂商也会打出各种各样的牌子来宣传自己手机拍照性能有多强。基本上宣传比较靠谱比较真实的东西笔者都在上边写出来了，如果你很在意手机的拍照功能，也可以看看自己的手机是不是具备这些特点。



手机摄影的技术一直在进步，但是路依旧很长。（图片来源于昵图网）

    此外笔者在这里也想批判一下，目前市面上有不少手机厂商都开始有点没有节操的宣传自己手机拍照性能有多好，里边用的最高的广告词就是：我们的手机拍照效果堪比微单！我们的手机拍照能力俨然就是手机中的单反！就算半导体定律可以按照目前的速度发展，单纯的传感器面积差距就足以让手机追赶20年，这种宣传完全就是无稽之谈了。