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2016年终盘点:双摄手机大爆发 但单摄也精彩

  讲真,2016年的手机摄像头发展,似乎有点超乎预期,不论是摄像头硬件还是软件优化,都有让人意想不到的惊喜。有手机行业“灯塔”之称的苹果首次推出双摄手机,并且在虚化算法上面成为行业标杆,而让华为在2016年手机市场高歌的“彩色+黑白”双摄也进化到第二代,双摄新品手机也开始下探到1099元的国民级价位,这样的事件都宣告双摄手机走向大众化,2016年在手机行业也有着双摄元年的称号。

  除了双摄手机,单摄手机也迈向更为成熟的阶段,一些实力雄厚在供应链有话事权的品牌,甚至与索尼共同研发出独享的传感器,如魅族的IMX386、OPPO的IMX398等等。

  虽然三星GalaxyNote7遭受挫折,但是三星Galaxy S7/S7 edge上面的全像素双核对焦摄像头有着“夜视仪”的美誉(中外科技媒体与消费者公认目前最佳拍照手机,没有之一),让这款年初发布的旗舰机在市场上面依然有着无可匹敌的竞争力。2016年的手机摄像头比你想象中更精彩,下面给大家带来关于手机影像的年度盘点。

  传感器:认准大像素就不会有错

  2016年的传感器总体发展比较理性,真正专注于拍照质量上面的提升,“大底”传感器兴起,而主流传感器都为1200-1600万像素的区间,利于厂商制造出单位像素更大的传感器(俗称大像素),可以提升弱光控噪性能,可以说“大像素”是2016年传感器的关键字

  第一梯队(1.55μm),谷歌Pixel与小米5s配备索尼IMX378;第二梯队(1.4μm),三星Galaxy S7/S7 edge/Note7/W2017配备的索尼IMX260,vivo Xplay6/华硕鹰眼3配备的索尼IMX362传感器。

谷歌Pixel拍摄谷歌Pixel拍摄

  第三梯队(1.25μm),华为Mate 9/P9/P9 Plus与荣耀8/V8等配备“索尼IMX286彩色+黑白”传感器,魅族MX6/PRO 6s/PRO 6 Plus/魅蓝X配备索尼IMX386传感器;第四梯队(1.12μm),努比亚Z11/Z11 mini与一加3/3T等机型配备索尼IMX298。

小米MIX拍摄小米MIX拍摄

  第五梯队(1.0μm),小米MIX配备OV16880,小米Note 2与锤子M1/M1L等机型配备索尼IMX318,性能一般,但可以满足多数用户需要。

  光圈:光圈大于F2.0的手机摄像头不再罕见

  光圈的增大,对手机来讲最有利于提升弱光成像质量,大于F2.0的光圈逐渐成为手机镜头的主流,然而在传统单反镜头厂商当中,F2.8已经可以称为大光圈。

  拿主流厂商来讲,苹果iPhone 7/7 Plus镜头的光圈达到F1.8,三星Galaxy S7/S7 edge达到F1.7,国产人气机OPPO R9的升级版R9s也拥有F1.7的大光圈,提升弱光拍摄性能。从下图可以看到,从F2.2升级为F1.7光圈提高拍照质量,当然这里也有新传感器IMX398的功劳。

  值得注意的是,光圈的增大也不是全部都是优点,这时候镜头的边缘锐度更难控制(因此很多厂商都有后期加锐的措施),广角端拍摄时容易出现暗角,不过总体来讲,利大于弊。

  防抖:光学防抖普及,且与电子防抖共存

  光学防抖已经在手机当中普及,苹果的iPhone 7也与iPhone 7 Plus一样配备光学防抖功能(之前只有iPhone 6 Plus/6s Plus支持)。一些旗舰级安卓机更是拥有更先进的四轴光学防抖功能(小米5、魅族PRO 6s/PRO 6 Plus、锤子M1/M1L、华硕鹰眼3)。


  所谓的“四轴”,就是可以实现横向+纵向+前倾+侧倾8个方向的修正抖动,意味着可以应对更多复杂的场景,提高拍摄成功率。值得一提的是,魅族与OPPO在2016年都推出旗下第一台支持光学防抖的手机。虽然一些双摄像头手机也支持光学防抖,但目前支持光学防抖的双摄手机,都只有其中一个摄像头支持

苹果iPhone 7 Plus苹果iPhone 7 Plus

  数码防抖也得到发展不再是鸡肋,三轴电子防抖开始出现在索尼IMX318传感器当中,而最近发布的华硕鹰眼3(IMX362)也支持这项技术,可以检测6个方向的抖动,可以应用在录像/拍照功能上面,而且电子防抖与光学防抖共存(锤子M1/M1L与华硕鹰眼3同时支持四轴光学防抖与三轴数码防抖,而iPhone 7/iPhone 7 Plus也同时支持光学防抖与电子防抖)。

锤子M1/M1L的摄像头锤子M1/M1L的摄像头

  根据索尼官方资料显示,三轴数码防抖内置在CMOS内部,减少软件后期的环节,为厂商提供便利的解决方案。

  对焦:双核对焦出现,且多家共享

  相位对焦与激光对焦对于手机摄像头来讲,已经不是新鲜的东西,然而2016年初的时候,在手机摄像头上面出现了更快的对焦技术,那就是三星Galaxy S7/S7 edge上面的全像素双核对焦技术。

普通相位对焦;全像素双核对焦普通相位对焦;全像素双核对焦

  全像素双核对焦技术被最先应用在佳能单反70D上面(利于相差检测原理,算是相位对焦的衍生技术),能提高成像的对焦和跟踪对焦速度。

全像素双核对焦可以简单理解成多了一个光电二极管全像素双核对焦可以简单理解成多了一个光电二极管

  全像素双核是指把CMOS里的全部像素点一分为二(双核),而两个像素点可以独立成像,然后计算机能通过对比两个独立成像之间的差别,计算出被摄对象与我们的实际距离,从而实现快速对焦和跟踪对焦。

IMX398传感器IMX398传感器

  然而除了全像素双核对焦之外,还有支持双核对焦技术的IMX398传感器出现(OPPO与索尼共同研发,R9s/R9s Plus搭载),后者相对于前者来讲,对焦点的密度有所下降(IMX398不是所有像素都支持对焦),但成本更低利于普及,而且对焦速度仍然比一般的相位对焦快。

魅族PRO 6 Plus魅族PRO 6 Plus

  此外,激光对焦也得到普及,在魅族PRO 6/6s/6 Plus,锤子M1/ML这些机型上面,都出现了激光对焦技术,且与相位对焦、反差式对焦共存,形成三种对焦方式组成的混合对焦模式

  图像融合算法:以后拍妹子不拿单反

  现如今双摄组合具有更大的想象空间,从两组对称的感光元件,到明确划分主副摄像头,乃至出现彩色+黑白、广角+长焦等方案。除了LG G5等极少数机型外,两颗摄像头一般要进行图像融合,最普遍的例子就是利用双摄视觉差,实时模拟浅景深效果。

  1、景深虚化

  尽管背景虚化是双摄的基础应用,但真正实现起来并不容易,尤其是在复杂背景下很容易露馅。按照当前算法实现的程度,人像模式应该是最适用的场景,而iPhone 7 Plus、Xplay6、Mate 9等高端机型被认为是当中做得最好的。

  此外,前置双摄也是2016年手机拍照的最大惊喜之一。vivo X9采用2000万像素(IMX376传感器)+800万像素(景深副摄像头)的搭配,双摄像头协同自拍,对不同远近的拍照物体精确分层,让人物主体对焦锐利突出,层次线条分明。

  2、无损变焦

  双摄方案解决的第二个痛点是无损变焦,不仅仅广角+长焦方案可以做到,彩色+黑白方案也能达到近似的效果。前者通过切换到56mm长焦镜头,将远景拉近到跟前。虽然本质上仍是两个定焦镜头,但iPhone 7 Plus对数码变焦进行了优化,模拟全程光学变焦体验。

  彩色+黑白实现双摄变焦比较有意思,黑白摄像头记录2000万像素的图像细节后,通过截取1200万像素的画面实现变焦效果,然后“填充”彩色摄像头记录的色彩信息输出1200万像素的样张,因此无需切换摄像头,变焦过程更平滑。

  3、超级夜景

  双摄解决方案解决的第三个痛点是增大进光量,改善夜景表现。彩色摄像头捕捉颜色并进行还原,黑白摄像头则用于画面细节的捕捉。在噪点、亮度、色彩、细节等图像质量方面达到一个最好的平衡点,实现“超级夜景”。

  双摄成像不仅对CMOS等硬件进行定制,更要花费大量精力优化算法,这当中涉及前瞻的机器学习技术。手机厂商除了自主研发图像融合算法外,还可以与第三方解决方案提供商如虹软(ArcSoft)等共同开发,以便降低时间开销。

  上游ISP方案:更好的成像效果,也有更好玩的功能

  双摄像头协同工作给图像信号处理器(ISP)造成巨大压力,高通在骁龙820/821上集成Spectra图像信号处理器(14位双ISP),支持双相位对焦(2PD),运用算法混合两个摄像头各自捕捉到的数据,融合并快速同步处理来自两个摄像头的数据。

  高通Clear Sight技术支持彩色+黑白摄像头,两颗摄像头焦距相同但图像传感器不同:彩色摄像头模仿视锥细胞,黑白摄像头模仿视杆细胞提高细节层次,减少噪点,Clear Sight融合算法利用这一优势,提高分辨率,降低最终图像中的噪点。

  作为联发科在2016年的当家花旦,Helio X20/X25处理器集成双通道Imagiq ISP,支持黑白+彩色的双摄像头设计,利用景深图将照片中的拍摄主体与背景映射到多个图层,智能识别主体和背景,让后期景深调节成为可能。

  联发科技曦力X20具有“大光圈实时景深摄录”功能,内置3D立体传感器,可实时抓取景深图(depth map),而且光圈值<0.8,即使在预览的时候你也能在屏幕上看到大光圈景深的效果

  千元双摄普及:1099元国民级价位

  双摄像头手机在2016年迎来爆发式增长,双摄以相当快的速度下放到千元机型,早已不再由高端旗舰独占。我们大致罗列了一些具有代表性的手机,可以发现彩色+黑白方案是目前的主流配置,并且各家方案的相似程度比较高。


  随着供应链解决方案日渐成熟,双摄手机已下探到1099元的国民价位,价格上没有什么门槛。可以预见,2017年手机厂商会把双摄当作基础性配置,不过拍照算法仍然需要时间积淀,这就取决于各家的用心程度了。

  总结

  2016年最佳拍照手机基于常规的单摄像头方案,证明软硬件契合才是拍出好照片的王道。然而我们认为双摄设计更有可能是未来的趋势,不仅仅因为其门槛大大降低,更因为是双摄非常适合小体积、高集成度的应用场景,这意味着手机不再亦步亦趋地跟随单反。

  诚然当前双摄算法上存在不足,但给科技以时间慢慢打磨,终将会绽放耀眼光芒。双摄时代已经开启,曾经的先驱HTC恐怕有些遗憾了。

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