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拍照真功夫 手机摄像头技术集锦
  • 2013-5-19 4:23:18
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:薛昱
  • 作者:
【电脑报在线】拍照永远是各家厂商在智能手机上动脑筋最多的地方。曾经人们还怀疑过手机能否替代数码相机,而时至今日手机无论是软件扩展能力,图像处理能力还是网络应用能力,已经独成一派,诸多方面让传统数码相机难以比拟!

  拍照永远是各家厂商在智能手机上动脑筋最多的地方。曾经人们还怀疑过手机能否替代数码相机,而时至今日手机无论是软件扩展能力,图像处理能力还是网络应用能力,已经独成一派,诸多方面让传统数码相机难以比拟!


诺基亚:从PureView技术到16镜头阵列

    如果谈到在手机摄像头上作文章,诺基亚可算得上是先行者。它几年前的PuerView摄像头技术在今天仍算得上手机摄像头技术的绝色之作,比如目前顶端的诺基亚Lumia 920仍以此技术为卖点。PureView 技术的原理有点类似于显卡中的超级采样抗锯齿技术。PureView技术的核心部分就是将4100万像素的图像“浓缩”到500万像素的图像,这就是“超采样”过程。通过增加像素密度,使得传感器摄入普通传感器几倍的光线,从而可以减少低光下的噪点,使得成像效果更清晰。

    当然诺基亚在手机摄像头技术创新上并不会因为PureView技术的成功而止步。现在传闻这家芬兰手机制造商欲扩大领先优势,准备将光场相机技术公司Pelican Imaging的16颗镜头的阵列式摄像头技术用于未来的手机设备。

     所谓阵列式相机,就是用多个小镜头来代替一个大镜头的拍摄效果,其原理和阵列式天文望远镜及昆虫的复眼类似:阵列摄像头采用4x4的阵列组合镜头,每个镜头都能捕捉单色光,即红色、蓝色和绿色光的一种,由于没有了干扰,接受的光源更加的干净纯粹,与普通拍照相比,噪点更少。用Pelican 阵列式摄像头拍摄的时候,你不需要考虑你的相机是否对焦正确,你只需要按照你喜欢的构图按下快门,拍摄之后,还能让你重新选择不同的对焦点进行对焦。可能你们会担心这样拍出来的样张容量会很大,但是据官网所说,他们独有的图像处理技术可以把照片控制到只比普通照片容量大 20% 左右。

     当然,你也不必担心16颗镜头会有多大的体积。我们在其宣传图上看到,其摄像头很薄,能够好好的融入机身而不会往外凸出一块(这一点,诺记的 808 就已经被吐槽不少了,虽然成像效果非常好,但是厚度太让人难接受)。如果将诺基亚的PureView技术和Pelican阵列相机技术放在一起会怎么样呢?这无疑是明年最期待的手机拍照设备。


三星:双向拍照(Dual Camera)功能

    自拍何时兴起我们已无从知晓,但自从有了卡片机,爱自拍的人似乎就多了起来。而无论如何,让妹纸们天天带着卡片机终不现实,因此,真正带领“自拍”完成“攻城略地”的应是手机。今天,手机动辄千万像素的摄像头让人应接不暇,拍照也成了众多厂商竞争的焦点,但目前这还仅限于后置摄像头。对于自拍一族来说,前置摄像头才是“真爱”。不过,经常喜欢拿手机拍照、记录生活点点滴的人总有这么一种感触:独自出游,用前摄像头自拍,不管把胳膊举得再高屏幕上还是只有一张大脸;用后摄像头拍风景,又苦于没有自己的身影在如画的风景里……!而现在三星设计师干脆带来了这样可双向拍照的手机摄像头设计----最新的Galaxy S4手机就支持这样的设计,给生活带来更多的趣味。

    开启Dual Camera模式后,只需要一次点击,前摄像头拍下的人物和后摄像头拍下的精美景致就能完美融合到一张图片上,即使没有人帮你拍照也不怕。不过,大家也不必太过羡慕拥有Galaxy S4手机的朋友。其实Galaxy S4的双向拍照功能只是一个“软”功能,现在你只有拥有一款Windows Phone 8手机,只要下载DualCamPhoto这款应用同样可以实现双向拍照功能。

 

索尼:背照摄像头到堆栈式摄像头

   我们都知道,索尼的Xperia Z手机的一个亮点就是采用背照式的CMOS CCD --- Exmor R。它强调感亮度提高2倍,在高ISO的状况下拍摄,可以让噪点产生的机率下降,获得清晰度提高4倍的夜拍照片。

    Exmor R CMOS是一项全新的视频传感器技术,主要用于改善小尺寸视频传感器在弱光环境下感光能力不足的问题。传统的CMOS传感器每个像素点都要搭配一个对应的A/D转换器以及对应的放大电路,而这些电路线是放在感光层上面的,当光线入射到感光层的时候,覆盖在上面的电路线必然会遮挡一部分光线,造成了传感器感光能力下降。影响了拍照质量。而Exmor R CMOS的感光原理恰恰相反,将感光层放在了电路线上面,这样一来,感光层就能充分接收到入射进来的光线,大大提高了传感器的感光能力。事实上第一款使用背照式CMOS镜头的手机就是大名鼎鼎的iPhone4S,采用的是索尼制作的500万像素背照式CMOS镜头。iPhone4S照像质量的提升,大获消费者好评,为此也打破了索尼 Ericsson曾经风光经营Cyber-shot标志的照相手机市场。后来索尼意识到好东西不能只和“好朋友”分享,也要和“自家人”分享,因此索尼也把这项技术引入到Xperia产品中。只不过,为了拉升品牌高度,索尼将自家的背照式CMOS统一命名为“Exmor R CMOS”品牌。当然,背照式摄像头并不是索尼的镇店法宝,它最新的摄像头技术是堆栈式CMOS传感器。

    堆栈式CMOS,英文名称叫做“Stacked CMOS”,翻译过来有时也会被称作是“积层式CMOS”,它是索尼在背照式CMOS的基础上改进而来,将感光元件的感光层和电路层分离,取消基底,这种技术同时增加了感光层和电路层的面积,进一步增加了感光度,同时也为安装更复杂的电路创造了条件使HDR摄像功能成为现实。在结构图上,传统型的背照式结构的感光像素与控制电路是处在同一层,而堆栈式结构是分开两层。这样后者可以加入W(白色像素),利用更大的感光面积来容纳它,灵敏度也不会下降。加入W白色像素之后,摄像头感光元件在黑暗环境下的感光特性更加活跃,因此在弱光环境下图像的细节会变得清晰,噪点因而减少,详见1号照片(未使用堆栈式CMOS)和2号照片(使用堆栈式CMOS)。而且由于传感器的控制电路在下层,处理电路的面积也会相应增大,因此可以进行更为复杂的电路运算,在手机上实现多次曝光的高动态HDR运算也能够应付。索尼的堆栈式结构实现HDR就是依靠强大的单独处理电路,可以在一次HDR曝光中迅速进行四次的高速运算,也就是一次曝光中读取四次图像数据。简单来说,索尼在一次快门中可以进行四次曝光,实现高动态的HDR效果。

    索尼将堆栈式CMOS产品统一称为“Exmor RS CMOS”。“S”,是“stack”的缩写,实际上就是指Stacked CMOS,即堆栈式CMOS。堆栈式CMOS首次发布还是在2012年8月下旬,而OPPO Find 5是第一个吃螃蟹的产品。目前市面上手机采用的堆栈式CMOS,实际上都是索尼的“Exmor RS CMOS”,仅此一家别无他处。索尼未来的Xperia i1也将采用索尼自家的1/1.6英寸Exmor RS堆栈式传感器,同时还配备Cybershot G玻璃镜头(2000万像素),并且内置了Xenon氙气+双LED闪光灯。看样子索尼真是下血本了,当然与诺基亚PureView的血拼也是不可避免的了。


写在最后: 

  从目前手机摄像头技术来看,延续多年、无休止的“像素之争”似乎要划上了句号,像素数字已经不再重要,取而代之的是更真切的拍照体验,并这已经成为各厂商研发的重心。未来的手机摄像技术会越来越智能地满足拍照者的细微需求,适应其所在的光线环境、适应其记录习惯、适应网络分享的方式、适应其独特的审美体验。

 
本文出自2013-05-20出版的《电脑报》2013年第19期 D.智能手机
(网站编辑:pcw2013)


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