看点:像素升级、光学防抖、大光圈、多摄像头,潜望式结构,智能手机在光学领域不断向前演进。
随着人们对图像和影像体验的不断追求,手机的拍照技术也在不断演进。今天,智能手机的拍照功能已经飞速发展,配备了更多的功能。多摄、TOF 、3D摄像头、OIS光学防抖、4K视频拍摄以及出色的弱光拍摄能力,已成为当下旗舰智能手机主流新技术。
时间进入2019年,智能手机拍照领域再次取得突破。随着OPPO和华为以潜望式摄像头结构将手机的光学变焦能力向着专业相机推进,新一轮的手机摄像头产业创新浪潮再次袭来。
然而,回溯手机拍照性能演进历史,我们会发现,在20年的时间里,从最初手机拍照功能的启蒙到手机厂商的像素大战,从光学变焦的引入再到潜望式结构推开高倍光学变焦的创新大门,手机厂商与产业链玩家携手艰难探索,一次又有一次地刷新着行业新标准。
世界上第一步部商用移动电话诞生于1983年,在诞生后的十多年时间里,手机的功能纯粹单一。随后,在夏普、索尼等老牌电子企业的带领下,手机经历了一拍照技术的启蒙阶段。在这一时期,摄像头产业链也处于发展的初期阶段,手机上摄像头的像素基本在百万之下,拍出的照片极为不清楚,手机相机和数码相机拍照效果相差悬殊。
▲世界上第一款内置摄像头手机 夏普J-SH04
进入2000年,世界上第一款内置摄像头手机才姗姗来迟。2000年日本夏普公司推出了型号为J-SH04的手机,内置10万像素以及256色屏幕,开启了手机集成拍照功能的先河。然而,由于日本通信市场的封闭性,这款手机并没有带来巨大的市场反响。
▲诺基亚7650
两年后的2002年,第一代拍照手机开始在全世界广泛登陆。中国市场中第一款拍照手机是诺基亚的7650,这款手机的相机只有30万像素,不过,当时的主流数码相机的像素在300万像素左右,整个摄像头产业都处于初级阶段。
▲索尼爱立信K750i
随后,拍照手机便进入了高速发展阶段,搭载100万像素摄像头的机型层出不穷。但这一阶段,手机的拍照效果非常不如人意,虽然能够进行拍照,但由于像素较低极为不清晰,也无法进行补光。直到2005年索尼爱立信推出了K750i,集成200万像素传感器并首次集成了自动对焦系统和氙气闪光灯,让手机拍照体验首次接近数码相机。
时间到了2004年,百万像素照相手机争霸赛是当时最热门的科技消息,索尼和诺基亚是这个时代的两大霸主。索尼爱立信抢先在全球发布首款GSM标准的130万像素照相手机S700,具有130万像素和8倍数码变焦能力,这款手机也成为了像素大战的导火线。
随后NEC、三星、西门子、摩托罗拉以及康佳、夏新、南方高科、海尔、波导、TCL、大唐、迪比特、联想等等中外手机厂商扎堆投入到这场旷日持久的像素大战中。
之后的几年,超高像素拍摄手机战火不断升级,200万、300万、800万……高像素一度成为手机拍照水平的标尺。
▲诺基亚808
2012年像素大战达到巅峰时期。其中,诺基亚纯景808手机摄像头的像素更是达到了变态的4100万像素,超过当时单反相机像素水平。当时单反相机十强中像素最高的尼康 D620,其传感器像素也只有2426万像而已。
然而,手机拍照功能像素的高低并不是手机画质更优的唯一变量。这种几近疯狂的像素大战并没有给手机的拍照体验带来多少提升,噱头意外明显。诺基亚4100万像素的成像素质也已证明离D620的效果还有很大差距。因此巅峰过后像素大战不久便哑火了,手机拍照技术恢复注重用户体验的正确道路上来。
从2005年开始,手机厂商在光学变焦领域不断探索,目的都是想提升手机拍照的性能,使其能像专业相机一样,拥有卓越的拍照性能,双摄方案的出现提供了一种新的思路。
双摄的方案大致可以分为三种,主副摄像头搭配(虚化)、黑白摄像头搭配(细节)和定焦摄像头搭配(变焦),原理不同成像效果也不同。但底层思路都是通过物理上增加摄像头数量获得更多信息量,再通过计算合成的方式实现单个手机摄像头无法实现的理想效果。
▲苹果iPhone 7 Plus双摄方案
尽管2014年HTC One M8是双摄最早的代表,但直到苹果iPhone 7 Plus出现之后双摄方案才迎来大范围的普及。具体来讲,苹果的方案是通过两颗定焦镜头,实现“广角+长焦”的双摄方案,可以通过切换28mm广角和56mm长焦摄像头,利用算法实现了2倍无损变焦。其原理是将原有照片裁切后放大显示,实际输出局部的照片,虽然像素上会有严重的损失,但可以利用另一摄像头数据信息进行插值补足。
▲首款后置三摄手机华为P20 Pro
在双摄方案已经成为业内标准之后,2018年华为P20 Pro又推开了三摄的大门,采用“彩色+黑白+长焦”的设计方案,支持5倍的混合变焦。其原理与先前的双摄像头方案异曲同工之处,不同摄像头负责不同功能,最后合成出一张照片。
此后,业内也相继出现了不同三摄、多摄方案,三星推出后置四射手机A9s、诺基亚甚至推出了后置五摄手机9 PureView…..然而,现阶段三摄方案刚开始走向市场,手机拍照性能没有随着摄像头数量的疯狂增加而有巨大飞跃。
双摄、多摄方案让手机混合变焦能力不断提升,但在光学变焦领域,众手机厂商仍未冲破机身厚度限制,高倍光学变焦始终是一大产业难点。