2021手机摄像头五大趋势丨瞰瞰观察

原标题:2021手机摄像头五大趋势丨瞰瞰观察

摄像品质一直以来是消费者购买智能手机时一个重要的考量标准。尤其在图像、短视频在网络社交占主导的今天,手机摄影技术更新的周期在不断缩短,并且不断往中低端下沉。以高像素为例,从 2018 年底到 2020 年,手机主摄像头像素从 1200 万发展到 4800 万,6400 万再到一亿像素, 仅仅用了两年时间,并且已经被应用在了千元级的智能手机上。除此之外,随着多摄渗透,智能手机光学硬件升级、技术创新将愈演愈烈。

01 多摄势不可挡,照相性能更完整

随着人们对照相性能完整的需求,摄像头升级方向已不再是简单的提升像素,而是叠加更多不同功能的摄像头使得手机摄像效果更全面、精细化。从 2016 年苹果 iPhone 7 Plus 引领双摄潮流以来,目前市场上已发展出三摄、四摄甚至是五摄多摄像头组合。

在单摄向双摄升级之后,不同的摄像头组合随之出现。目前,市面上的智能手机后摄一般由一个主摄像头配合多个副摄组成(也有部分厂商如华为、三星用上了“双主摄”,主要是为了兼顾视频拍摄)。常见的副摄包括景深镜头,长焦镜头,黑白镜头,广角镜头,微距镜头,3D深感摄像头,定焦镜头等,相应的副摄分工也都各不相同,包括背景虚化、表现远处景物的细节、提高进光量改善画质等等。

手机摄像头增加也并不是简单的数量叠加,还包括全新的摄像头排列设计方式,更精进软件算法。

当然,发展多摄是一件需要权衡利弊的事情,换句话说,并不是越多摄像头越好。增加摄像头伴随而来的是增加成本以及手机整体摄像头的体积,降低手机的颜值、功耗,牺牲部分功能等。因此,随着手机摄像头增多,镜头和手机整体的质量会是对厂商的重要考验。

02 3D sensing 增加感知、交互功能,提供更多玩法

手机双摄引领光学创新再上一个台阶,同时也引领智能手机从 2D 向 3D 世界的跨越。3D sensing 则让手机在 3D 感知的基础上增加交互功能,使得手机能够与周围的人和事物交互,其中 3D 结构光和 ToF 镜头扮演着重要角色。

在智能手机领域,3D 结构光率先被应用在苹果 iPhoneX 的“刘海”前置中,主要实现人脸解锁、人脸支付功能。结构光仅需一次成像就可以得到深度信息,具备低功耗、安全性保障高优势,在短距离(<80cm)范围内具有高精度和强抗干扰能力的优势,因此在前置 3D 应用优势相对明显。

相对 3D 结构光,ToF 工作距离较远(0.4m~5m),拥有更高的帧率(FPS),在远距离下噪声较低,因此更适合智能手机后置摄影、AR/VR(包括 3D 拍照、体感游戏)等动态场景,帮助获取更高精度的景深信息以及 3D 建模。

△ 苹果在 2020 年新发布的 iPad Pro 上采用了 dToF LiDAR 技术,将 ToF、消费级 LiDAR 推进了行业主流视野

3D sensing 在智能手机上的应用带来产业升级和用户体验优化,随着AR/VR的发展,3D 结构光和 ToF 技术有望继续发展成熟,并成为手机摄像头的一大重要应用。未来,前置人脸识别+后置虚拟现实功能或成标配。

03 自拍潮流引领前置镜头升级,双摄、专业镜头加持

近年来,短视频和自拍的兴起,社交+直播电商成为市场热点,不管是拍照还是拍摄视频,手机用户使用前置摄像头越来越频繁,成为年轻一族日常生活中不可缺少的一部分。而短视频的风口也倒逼着手机厂商重视提升前置像素、人像美化等一系列指标。

除了提升像素外,从单摄到双摄也是手机前摄的重要趋势,其一般采用大小像素下双摄方案,辅助镜头用于增加摄像头进光量,记录景深数据,带来大光圈虚化效果,搭配算法带来美颜效果。

另外,一些功能摄像头也有被应用到手机前置的趋向。以 2020 年底面市的 nova8 Pro手机为例,其前置搭载 Vlog 视频双镜头,一颗为 3200 万像素超广角视频镜头,另外一颗为 1600 万像素人像镜头。

值得注意的是,其中的广角视频镜头支持100°超广角,能更好的支持Vlog拍摄:捕捉场景范围更广,同时优化人脸在整张照片中的比例,避免人直“怼”镜头显脸大的尴尬,呈现更自然的人像效果,这不失为拍摄细分场景下的良好解决方案。

04 屏幕下摄像头用起来,和“伪全面屏”说再见

屏幕下摄像头是“全面屏”趋势下的一个重要产物。iPhone X 引领的“刘海屏”是全面屏的折中方案,但也被不少人诟病。毕竟,除了强大功能之外,消费者也十分在意手机的“颜值”。

为此,厂商们也推出了“水滴屏”、“挖孔屏”异形全面屏方案(非100%全面屏)以及“升降式”摄像头等方案。但从目前看来,“屏幕下摄像头”或许才是无限接近“全面屏”要求的方案。

类似屏幕下指纹,屏幕下摄像头将摄像头“隐藏”于屏幕之下,非工作状态时屏幕正常显示内容,当工作时摄像头所在区域的屏幕会切换成拍照模式,不再显示内容,让光线透过并传达到摄像头的传感器模块。

屏幕下摄像头技术尚未足够成熟,需要攻克的难题主要是进光量和画面细节提升,硬件上则是屏幕需要进一步变薄,因此也受到技术和成本的制约。

目前市面上已实现屏幕下摄像头商用的仅有中兴天机 Axon 20 5G 系列,OPPO 和小米都曾展示过样机以及方案技术/专利,行业媒体预计即将或已经投入量产。

△ 中兴天机 Axon 20 5G 系列即采用了维信诺的 InV see 屏幕下摄像头方案

05 变焦性能提升,苹果入局有望推动潜望式镜头进一步普及

变焦倍数是手机向数码相机性能靠拢的一个重要方向。但同样出于对手机厚度和美观等因素的考虑,采用的长焦镜头大小受限,目前手机光学变焦普遍为 5 倍,仅有 2020 年的华为 P40 Pro+ 率先实现了 10 倍光变的商用。

而“潜望镜长焦镜头”的加入,则有助于大幅增加焦距,有效提高手机摄像头变焦倍数,以弥补内变焦的不足,业内混合变焦的最高倍率达到 60 倍。

△某款智能手机光学变焦、数字变焦、混合变焦参数,混合变焦即光学变焦、数码变焦以及软件算法结合

潜望式长焦镜头主要解决部分实际的拍摄场景需求,在不需要机械移动手机的情况下拍到远处的场景,另外还可以用在人像模式下感知拍摄物的距离,从而实现背景模糊。

区别于传统的伸缩式长焦镜头,潜望式长焦镜头将原本的竖向排布的镜头改成横向排布,能够保持手机厚度不变:加入棱镜/反光镜头方式让光线多次反射,实现成像。

△ 三星潜望式长焦镜头运作原理示意图

潜望式长焦镜头涉及到的元器件包括光学转换部件、转圈马达、棱镜等,因工艺复杂度增加,技术门槛和成本相对较高,现存的缺点包括模组过大、防抖性能要求高、对传感器尺寸要求高、暗光条件下无法开启等。

目前,仅有部分旗舰机型搭载潜望式长焦镜头,随着技术逐渐改善,有望进一步扩大应用量。值得一提的是,根据近期外媒消息,苹果可能会在 2022 年发布的部分 iPhone 机型上采用由三星组件打造的潜望式长焦镜头,以弥补远摄功能上的不足。

众所周知,苹果在做硬件态度一向严苛、谨慎,往往只考虑采用成熟、稳定技术。这也就意味着,伴随首款搭载潜望式长焦镜头的 iPhone 面市,相应的技术缺陷也得到了攻克。我们可以期待苹果给出改进后的方案,同时,苹果的入局更是有望进一步推动潜望式长焦镜头的普及。

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发表于: 2021-01-13 10:18:47 AM
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