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苹果iPhone7压力山大!MWC2016双摄像头技术现状探析

2016/2/23 18:58:53 来源:IT之家 作者:阿华 责编:阿华

2016年里,此前有些“不入流”的双摄像头技术可能迎来一轮大爆发。

日前,IT之家发起了《2016年你最期待的旗舰机配置》投票,从结果来看,大家对手机拍照的狂热仅次于对高性能、长续航的渴求。设想下,手机哪天也能拍出249亿像素照片,分分钟找到上海外滩香格里拉裸男是不是很给力呢!嗯,脑洞有点大了......

然而事实是,手机拍照的发展已经遇到了瓶颈......

不知道大家注意没有,从2014下半年开始的手机像素数字战似乎已经悄然落幕。例如昨天三星在MWC2016上发布的S7、S7 Edge,像素数量不增反减,从S6/S6 Edge/Note 5时代的1600万像素下降到1200万,单像素面积相应增大到1.4微米。再加上光圈从F1.9增大到了F1.7,整体进光量比前辈S6高出了95%之多。

▲以上图片援引自TheVerge

毕竟摄影是一门用光的艺术,有了更多的进光量,才会有拍照成像质量上的保证。而2000万甚至更高像素的手机传感器,其单像素的体积就会非常小,例如2100万像素的索尼IMX230,单像素体积就只有1.12微米,白天光线充足还好,解析力表现的确不错,但到了夜间等弱光环境,感光不足的问题就暴露无遗,只能依靠疯狂拉高ISO补救,实际成像的画质也非常不理想。

延长曝光时间或者增大传感器面积不就行了?嗯,具备数秒长曝光专业/手动模式的手机,的确会给夜间成像带来巨大的提升,毕竟时间长了,进入的光线总量自然也就多了。但这就失去了手机随手拍的便利性,数秒钟的曝光时间,手持肯定是不可能的,每次出门身上都带个便携三脚架肯定也不现实。传感器做大的可能性就更小了,凸出过多用户都会吐槽,做成能打电话的卡片机?你就等着消费者冷落你吧。

可以说,目前单摄像头基本已经做到极致状态,再提升的空间十分有限。双摄像头技术可能成为未来突破瓶颈的关键,毕竟从理论上来说,双摄像头就会有双重的进光量、双重的图像信息,还能在此基础上做更多玩法,但它为何就没有成为主流呢?

现有双摄像头方案解析,它为何还成不了市场主流?

现有主流双摄像头方案:事实上,手机厂商们对于双摄像头技术已经进行了很多探索,目前的主流方案大概有同视角同像素双摄像头、一大一小、一广一窄三种。

相对容易实现的就要算一大一小了,比如HTC One M8、中兴AXON、360奇酷手机等,它们的双摄像头由较高像素的主摄像头和较低像素的副摄像头组成,能够实现成像辅助合成加强(例如亮度和锐度)、先拍照后对焦、背景虚化等。

最复杂的则是同视角同像素双摄像头,由两颗完全一样的摄像头构成,例如华为的荣耀6 Plus。两个摄像头之间必须呈特定的偏移角度,对整个模组的精密度和稳定性要求极高。另外,生产这样的双摄像头模组,要求模组封装厂追加新设备,这需要付出巨大的资金投入。

虽然代价不菲,但这种方案能够实现的拍照效果是最为丰富的,例如图像合成、虚拟光圈、先拍照后对焦、HDR、超级夜拍、甚至是测距和三维扫描等,至于具体能实现到什么程度,就要看算法给不给力,以及调教的功力火候如何了。

一广一窄,也就是指两个摄像头采用不同的焦段,同时拍摄一幅远景和一幅近景,通过算法模拟出类似3X和5X光学变焦的效果,比单纯简单放大的数码变焦要强大许多,而且不需要光学变焦的额外机械式移动组件,更加可靠,整体实现难度位于三种方案中间。不过,市面上目前还没有搭载类似技术的手机出现,我们不妨期待下谁会成为第一个。

既然这么好,双摄像头为啥就没有成为主流呢?

• 硬件性能的局限:不论采用几颗摄像头,最终你都需要合成出一张照片对吧,这里就涉及到了图像的合成问题。从技术上来看,双摄像头必须以每秒30帧(最低也不能少于24帧)的速度对图像进行合成,这就需要性能极其强大的ISP来对数据进行处理,如果是同视角同像素双摄像头的话,那就必须得有双ISP才行。而市面上具备双ISP的也只有骁龙810、骁龙808、联发科Helio X10等高端芯片,可选择的平台非常有限,或者只能借助第三方独立ISP,总体成本偏高。

• 第三方算法少而且不够成熟:嗯,就算成本不算啥,但算法又被卡住了。全球范围内,能够做双摄像头图像合成的算法公司仅有Corephotonics、Arcsoft、Altek、LinX(已被苹果收购)等少数几家,算法好坏还是其次,关键是你想要用第三方算法,就必须让高通、联发科等芯片厂商将自家的ISP资料全部透露给算法公司,这样后者才能基于ISP进行适配和调试。把自家产品的命脉交给算法公司?芯片厂商们自然极不情愿。但考虑到未来市场潜力,他们自己也在做,但毕竟这不是他们擅长的主业,实际出来的效果很一般。能否真正实现算法和芯片的有机结合,就要看厂家本身的技术和整合能力了。

再不济,厂商们还能选用第三方ISP+第三方算法的方案,比如华为的荣耀6 Plus,但这就需要增加额外的成本并占用宝贵的机内空间,操作起来也比较复杂。

• 双摄像头模组需要巨大的资金和设备投入:其实这里还要分成两种情况,同视角同像素双摄像头往往采用一体式结构,需要的精密度和稳定性极高,需要模组生产厂投入巨量的资金和设备才能保证品质和良率。而一大一小、一广一窄的方案多采用分体式结构,不需要封装在一起,只是在两个摄像头中间加一个支架进行稳定校准,不需要太多的额外资金和设备投入。

在本届MWC2016上,Corephotonics公司就展示了三款双摄像头模组(参见以下视频),最基础的Slim版本可以提供3倍光学变焦能力,同时整个模组的厚度也非常薄;另一款则是配备了两个1300万像素摄像头,但其中一个没有滤色片,只能提供黑白图像,用于提升亮度表现以及轮廓边缘细节;最后一款的功能比较强大,具备5倍的光学变焦能力,同时支持OIS光学防抖。

以上三款双摄像头模组暂时仅支持高通骁龙系列芯片,后期也将兼容三星的Exynos和联发科芯片。对于厂商来说,这就等于已经提前做好了模组定制、同步调试、算法注入的全过程,几乎拿来即用,堪称目前最为便捷的双摄像头解决方案。由于批量规模的因素,初期的价格可能比较高。但随着门槛的降低,我们有理由相信采用双摄像头的厂商会越来越多。

▲iPhone7概念图

根据此前消息,苹果早在2012年就已经在测试双摄像头版的iPhone,其间有关双摄像头的各种专利也曾被曝光出来,再加上收购LinX等举动,苹果在iPhone7或此后的产品中,正式搭载双摄像头的可能性很大。除了苹果主动采用外,如今以三星S7、S7 Edge以及LG G5为代表的安卓手机厂商,也在不断地尝试新技术,在实际成像表现上已经表现出非常强大的实力,足以让iPhone感到压力山大。不管是主动或被动,苹果iPhone7都需要再拍照上拿出些真正的创新才能抗衡其他阵营,下面就看供应链如何解决产能的问题了。

还有一个很重要的问题,采用双摄像头的iPhone,外观会是怎样的呢,大家不妨大胆想像一下……

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