【虎扑数码wiki】留下美好世界——手机摄影模块科普

霍格沃兹的猫头鹰
楼主 (虎扑)

人类为什么发明照相机?是为了更好的记录世界,留下美好的世界。2000年,夏普在J-SH04手机上搭载摄像头,开启了手机摄像的伟大尝试。从一开始的拍个亮,再到后面的拍得清,而苹果、三星、华为相继领导的手机摄影革命,让手机也能拍得好,甚至拍出媲美相机的效果。而影响手机拍照水平有哪些因素呢?去手机店,店员会跟你说“4800万像素”“四摄”“莱卡镜头”等让人云里雾里的话,像素越高,摄像头越多,手机拍照就越强吗?        这个答案自然是否定的,这就涉及到影响手机拍照的第一个关键硬件——CMOS。          手机的CMOS就是手机的影像传感器,逛数码区看多了,可能经常会听到以下几个名词“IMX586”“IMX600”,它们都是CMOS的型号,目前手机做CMOS的有索尼(IMX前缀),三星ISOCELL(S前缀)和OV(比较少了),最主流的就是索尼的CMOS。        那么哪个CMOS比较好呢?回归到文章开头提到的问题,像素越高,性能越强?显然不是。CMOS强弱,最关键在于两个参数 ,一个是传感器的尺寸,另一个就是单位像素面积。
       首先是传感器尺寸,也就是人们俗称的“底”,底大一级压死人,传感器尺寸越大,能接收到更多光线,拍照就更加清晰锐利,夜间表现也更出色。华为P20Pro为什么那么强,在当时一骑绝尘?因为其主摄IMX600的尺寸是1/1.73英寸,而当时主流的IMX363只有1/2.55,差距一下子就出来了。传感器尺寸看1/X,X越小越好,不少相机已经是1英寸大底了,而底越大,占用手机面积就越大,在寸土寸金的智能手机,比拼的各厂商功力了,谁有本事在差不多大小的机身内塞入更大的CMOS,更大的电池,谁就有更大的优势。        第二个是单位像素面积。用过华为P30Pro等手机的用户就知道,夜间模式是不能开4000W/4800W的,为什么?单位像素面积越大,进光量也就越大,适合夜间拍照,单位像素面积越小,白天可以捕捉更多细节。传感器尺寸一定时,像素值越高,单位像素面积越小。厂商都在比拼高像素,一是有噱头;二是白天拍照细节确实更丰富,那夜间怎么办?机智的索尼采用了Quad Bayer阵列设计,在暗光下拍照时相邻的2×2像素可使用同一种颜色,所以夜间模式都是1000/1200W的,等效的单位像素面积提升到1.8/1.6μm,有利于夜间拍摄,这样出来的照片就相当于1000W或者1200W像素的。  补充一个知识,有兴趣可以接着看,没兴趣的可以暂时跳过。
       同样是4800W的CMOS,IMX586和三星GM1却有很大的不同,之前也闹过一阵。最本质的区别就是IMX586可以支持硬件直出,每个像素单元都可以输出,可以再4800W/1200W之间灵活切换,但是GM1就不行了,相邻两个像素只能显示一个内容,因此不能硬件直出4800W像素的照片。          CMOS是可以定制的,华为就是靠着定制独占的CMOS,目前在手机摄影界独占鳌头,但是索尼外售的CMOS也很多,今年主流旗舰都是IMX586,为啥不同家的拍照素质不一样,甚至差距甚大呢?下面讲第二个比较重要的部件——光学镜头。
       光学镜头是手机拍照的重要部件,光线要通过它才能被CMOS感知,同样一款CMOS,配上不同的镜头,效果也会有所差异,不少厂商会强调镜头,比如“用7片XX玻璃组成的镜头”,我们经常听到的“光圈”也跟镜头有着直接的关系,一般来说手机的光圈是不可调的(三星S9等少数机型除外),手机厂商会尽量给手机搭配更大的光圈,光圈越大,单位时间内通过这个光圈的进光量就越多,感光元件获得的信息也就越丰富,像P30Pro的光圈是f1.6(数值越小光圈越大),能够提升成像表现。               上文介绍了影响手机拍照的两大因素——CMOS和镜头,那么搭载同一款CMOS,同一副镜头,出来的照片是不是完全一致?答案是否定的,图像的质量,和ISP也有关系,ISP在“手机SOC科普”有提到,这里不再重复了,还有一个至关重要的因素——算法。
       什么叫算法,可以理解成对出来的图片进行加工。打个不太恰当的比方,景物是生的食材,镜头是采购员,CMOS是厨师,厨师能驾驭的食材越丰富,做出来的菜式就越丰盛,而ISP可以看成厨具,做成一道菜之后呢,算法会先尝一尝,觉得哪里淡了点就加点盐,觉得哪里咸了就加点糖,再呈现给我们的眼睛(食客),尽量让食物有更好的口味。算法比较成熟的厂商,出来的食物(照片)色香味俱全(效果好),当然算法也不是万能的,有时候可能会用力过猛,反而失去了食物的原汁原味(照片颜色失真)。
       本篇科普就到此结束啦,要想拍出好的照片,手机厂商上下要做非常多的努力,不是一个部门就可以完成的。当然,这个和个人的拍照技术有很大的关系,想要拍出好照片,也需要大量的练习。 最后补充一点知识吧,关于华为的“徕卡”到底怎么回事?徕卡一部相机几万块,为什么华为能用上它的“镜头”?其实镜头不是徕卡生产的,是徕卡跟华为合作,徕卡对华为的镜头生产进行把关,比如采用了更强的测试光源,对镜片的生产提出了更严苛的要求,还有对色彩也进行了调校,就是我们熟知的“毒德味滤镜”,从现在看,华为和徕卡的合作是很成功的,让华为成为了“手机拍照”的标杆,也让百年徕卡得以在智能手机时代大展拳脚。   本文同步发布于公众号:JRS玩机社


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奥托福的小肥牛
这种科普的帖子没人看,怪不得跟人科普底大一级压死人的时候非给我扯什么手机算法、AI优化

小科洛Eminem
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小科洛Eminem
引用 @奥托福的小肥牛 发表的:
这种科普的帖子没人看,怪不得跟人科普底大一级压死人的时候非给我扯什么手机算法、AI优化

三星的优化确实好 能用相对小不少的底和华为的大底对标自家优秀的算法功不可没啊

虎扑用户197557
慢慢品尝

霍格沃兹的猫头鹰
引用 @小科洛Eminem 发表的:
三星的优化确实好 能用相对小不少的底和华为的大底对标自家优秀的算法功不可没啊

三星算法确实可以,1/2.55的底

太府寺卿
引用 @霍格沃兹的猫头鹰 发表的:
三星算法确实可以,1/2.55的底

三星的可变光圈也比较厉害