智能手機(jī)拍照都有哪些流派？谷歌單攝黑科技為何這么牛？

如果選智能手機(jī)近年來升級換代最慢的技術(shù)，那首選電池續(xù)航，這么久了大部分手機(jī)還是一天一充。如果選手機(jī)進(jìn)步最大的升級，那肯定是手機(jī)拍照。不論安卓還是iPhone，之前都是“只能拍照”，蘋果iPhone大概是60分的價格水平，三星50分，大部分國產(chǎn)機(jī)都是30、40分的水平，而現(xiàn)在蘋果提升到了80分，三星85分，領(lǐng)先的國產(chǎn)手機(jī)拍照已經(jīng)上了90分了。

 

 

圖片來自虹軟官網(wǎng)

智能手機(jī)拍照的進(jìn)步有賴于技術(shù)升級，不知不覺中手機(jī)鏡頭也從之前的單攝變成了雙攝，去年底還有三攝手機(jī)大量上市，今年很快還會有四攝手機(jī)上市。此外，在鏡頭數(shù)量不斷增加的同時，智能手機(jī)拍照用的傳感器、鏡片、馬達(dá)等部件以及算法也是在同步提升的，這些因素共同推動了智能手機(jī)拍照的進(jìn)步。

今天我們就來介紹下智能手機(jī)拍照的技術(shù)流派，它們不僅分為單攝、雙攝、三攝等，不同的雙攝也是有不同的技術(shù)方向的。

相關(guān)連接：

超能課堂(30)：雙攝像頭的iPhone 7能再一次改變世界嗎?

超能課堂(112)：盤點當(dāng)前手機(jī)拍照中的“黑科技”

超能課堂(131)：揭開手機(jī)攝像頭專業(yè)名詞背后的秘密

手機(jī)拍照系統(tǒng)組成：像素不是唯一，鏡頭模組才是完整概念

不過在介紹這些技術(shù)流派之前，大家要對手機(jī)拍照系統(tǒng)有個基本概念，廠商每次發(fā)布新品的時候總是喜歡宣傳XX萬像素、XX傳感器、XX光圈等等，這些是很重要，但手機(jī)拍照不是光看傳感器、光圈的，手機(jī)廠商買的不是單一的零件，而是從歐菲光、舜宇等公司購買成套的鏡頭模組。

 

 

三星電機(jī)官網(wǎng)上有個手機(jī)鏡頭模組的詳細(xì)介紹，如上圖所示，CIS就是圖像傳感器，大小、像素多少這些就是它決定的，它也是整個手機(jī)鏡頭中最重要同時成本最高的部分，一般能占到50%左右的成本，目前高端手機(jī)CIS傳感器主要掌握在索尼、三星手里，其中索尼又是一家獨大，大部分高端機(jī)都在使用索尼IMX系列傳感器，三星在最近兩代的Galaxy S/Note手機(jī)上開始加大對自家傳感器的采購力度。

 

 

除了最為重要的傳感器，鏡頭數(shù)量、馬達(dá)、封裝等也會多少少影響拍照質(zhì)量，目前國產(chǎn)廠商在鏡頭模組供應(yīng)鏈逐漸做大，歐菲光、舜宇的模組已經(jīng)大量應(yīng)用在華為、小米、OPPO、Vivo、魅族等國產(chǎn)手機(jī)中。

下面就來簡單介紹下目前智能手機(jī)拍照技術(shù)上的不同流派，首先是還在堅持單攝、同時把單攝玩到極致的谷歌。

谷歌：單攝孤獨求敗，算法稱王

網(wǎng)上經(jīng)常爭論的一個話題就是金庸小說中誰的武功最厲害?一般候選人至少有張三豐、掃地僧、獨孤求敗以及王重陽這幾人，這些人是現(xiàn)實武俠江湖中存在的的，但要再往上說一點，那最厲害的人應(yīng)該是狗哥石破天(阿青是另一個bug級的)，他也有其他人一樣的刻苦訓(xùn)練，但天賦點無疑是其他人不具備的。

在手機(jī)拍照這個技術(shù)上，谷歌就是石破天級別的天才，隨便練練就是絕世高手。

 

 

谷歌單攝有多厲害?上圖就是最好的解釋

說到拍照技術(shù)，谷歌有資格鄙視所有在座的廠商，不論是蘋果、三星還是華為，不服的也去用單攝比比。

 

 

至于谷歌為什么選擇單攝，我們可以說雙攝甚至多攝有很多弊端，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高這些面子上的事不說了，谷歌認(rèn)為雙攝能做到——虛化、變焦、夜拍等都可以用單攝實現(xiàn)，不就是加強(qiáng)算法的事嘛，多大事還要上雙攝/三攝，一只手能解決的事絕不用兩只手。

 

 

在手機(jī)拍照上，谷歌Pixel手機(jī)不堆硬件，Pixel 3/3 XL上還是1.4um像素的1200萬像素，F(xiàn)1.8光圈，放在國產(chǎn)機(jī)中這個規(guī)格能被噴死，但谷歌不怕，他們有Google Camera應(yīng)用。現(xiàn)在的Google Camera已經(jīng)迭代多次，最初的功能主要是HDR+，聽上去跟很多手機(jī)支持的HDR功能差不多，不過谷歌的HDR+算法更加暴力，能夠一次性拍攝多張圖片合成，大大提升拍照畫質(zhì)。

 

 

谷歌HDR+拍照對比

HDR+提升畫質(zhì)需要很高的算力，谷歌的手機(jī)之前是使用驍龍?zhí)幚砥骷傻腍exgaon DSP來處理，但是因為性能不夠再加上專用優(yōu)化不足，谷歌索性自己聯(lián)合英特爾打造了Pixel Visual Core芯片，從Pixel 2手機(jī)開始就應(yīng)用了，這個專用芯片集成了8個IPU核心，還有一顆A53核心，以及MIPI/LPDDR4/PCIe控制器，而且每一個IPU核心都要比ARM A53內(nèi)核大，可想而知它為什么能夠提供3T浮點性能，而華為的寒武紀(jì)稍弱點為1.9T，蘋果僅為0.6T。

 

 

得益于專用芯片的強(qiáng)大性能，Pixel 2手機(jī)上的IPU上運(yùn)行HDR+算只需要原本1/5的時間以及1/10的功耗，實現(xiàn)了第三方軟件調(diào)用相機(jī)拍照即拍即有，用戶體驗提升明顯，而且照片明亮清晰，人物臉部不再暗淡。

谷歌HDR+算法提升畫質(zhì)簡單粗暴，但不是其他廠商想學(xué)就能學(xué)的，不說算法的難度，光是打造專用芯片的魄力就不是其他廠商能學(xué)的。

 

 

谷歌的Night Sght夜景拍照技術(shù)效果

在HDR+之后，谷歌在Google Camera上繼續(xù)帶來了背景虛化、Panorama全景、Motion動圖(當(dāng)年蘋果推出了LivePhoto拍照)、AR Stickers、Super Res Zoom超分辨率放大(實現(xiàn)了光學(xué)變焦的圖片縮放效果)、Top Shot以及Night Sight夜景技術(shù)，可以說在單攝上谷歌把流行的技術(shù)都做了一篇，效果也不輸其他廠商的方案，去年Night Sight夜景拍照技術(shù)對比圖把iPhone XS秒成渣了。

限于篇幅，不能一一介紹Google Camera的全部技術(shù)特性，谷歌近年來更加重視深度學(xué)習(xí)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，通過自己掌握的大數(shù)據(jù)來進(jìn)一步提高手機(jī)拍照畫質(zhì)，這個也是未來的發(fā)展方向，手機(jī)拍照會越來越“算得好看”，而不是拍的更真。

總之，谷歌在手機(jī)拍照上走的是一條別家廠商不走或者沒能力走的路，狂飆單攝科技樹，效果也非常好，網(wǎng)上已經(jīng)有大把Google Camera的MOD版，如果你的手機(jī)也恰好在支持之列，那不妨試試。

雙攝第一次登場不是為了拍照，而是玩3D

單攝時代為了增加賣點，廠商追求的不外乎是高像素，所以從500萬、800萬、1200萬、1300萬一路增加到2000萬像素，最高曾有OPPO的5000萬像素，不過這不是原生5000萬，而是軟件插值算出來的。

由于手機(jī)傳感器就那么一點，單純增加像素也不能一直玩，像素越多像素越小，當(dāng)時都低到0.8um了，后來HTC開始倡導(dǎo)大像素，在M7手機(jī)上推出了UltraPixel技術(shù)，雖然像素數(shù)量只有400萬，但是像素大小提升到2um(直到現(xiàn)在其實都是最高水平)，像素越大感光面積越大，畫質(zhì)理論上更好，所以這個技術(shù)到現(xiàn)在都是主流，目前很多手機(jī)在用的1200萬像素傳感器就是1.4um的。

單攝無論怎么玩，遲早都是有盡頭的(谷歌不在此限)，前面介紹谷歌單攝時也說了單攝面臨的幾個缺點——背景虛化、變焦、夜拍，這些功能用雙攝更容易實現(xiàn)，所以雙攝技術(shù)很快也成為手機(jī)廠商追求的目標(biāo)。

不過世界最早的幾款雙攝手機(jī)都不是為了提高拍照畫質(zhì)而做的，2011年HTC首發(fā)雙攝手機(jī)HTC EVO 3D，配備了兩個500萬像素的鏡頭，但副攝的作用是實現(xiàn)裸眼3D效果的。在這方面，HTC也不孤獨，LG之后也推出了雙攝手機(jī)Optimus 3D，也是雙500萬像素鏡頭，同樣是為了裸眼3D而非提高拍照效果。

 

 

2014年3月HTC發(fā)布了M8手機(jī)，采用了豎排雙攝鏡頭，400萬像素主攝+200萬像素景深的組合，這時候智能手機(jī)的雙攝才是以提高手機(jī)拍照為主的方向，不過景深鏡頭雖然帶來了先成像后對焦等玩法，但對改善手機(jī)拍照畫質(zhì)有限。

雙攝改善手機(jī)拍照畫質(zhì)之路：黑白、彩色、廣角、長焦

HTC M8的主攝+景深雙攝方案當(dāng)時很流行，只不過畫質(zhì)沒什么提升，玩法變多了而已。第一個用于提升畫質(zhì)的雙攝手機(jī)實際上應(yīng)該是酷派在2014年推出的鉑頓大觀5，它配備了雙1300萬像素傳感器，是第一個RGB+RGB方案的雙攝。

 

 

酷派鉑頓大觀5首發(fā)RGB+RGB方案的雙攝

不過限于酷派當(dāng)時的影響力，大觀5雖然是2K旗艦機(jī)，但是不叫好也不叫座，存在感太弱了。

 

 

2014年底，榮耀也推出了華為系第一款雙攝手機(jī)——榮耀6 Plus，號稱是全球首個平行雙攝手機(jī)，兩個鏡頭都能參與成像，而且實現(xiàn)了F.095的虛擬光圈，所以榮耀6 Plus一直在宣傳背景虛化玩法，不過實際虛化效果很容易看出來是軟件算出來的，很假的感覺。

2015年360發(fā)布了奇酷手機(jī)，這款手機(jī)也上了雙1300萬像素鏡頭，不過它的技術(shù)方案是RGB+Mono，也就是彩色+黑白方案，副攝黑白傳感器雖然不能記錄彩色信息，但卻有更高的進(jìn)光量，可以記錄更高的亮度及細(xì)節(jié)信息，在噪點、亮度、色彩、細(xì)節(jié)等圖像質(zhì)量方面以及整體處理性能方面達(dá)到一個最好的平衡點，使雙攝像頭的超級夜景發(fā)揮出最大的功效。

上面這句話出自虹軟公司，這里就要說到一家在拍照算法可能不次于谷歌的NB公司了——Arcsoft虹軟，有些人可能聽過或者用過他們的ArcSoft TotalMedia Theatre播放器，這家公司提供的單攝、雙攝算法幾乎支撐了大部分手機(jī)廠商，舉個例子，國產(chǎn)廠商近年來代表鼓吹自己的超級夜景模式，實際上小米、OPPO、魅族、錘子的夜景算法都來自虹軟，華為的超級夜景算法倒是自研的。

 

 

說的有點遠(yuǎn)了，回到黑白雙攝的話題上來，這種技術(shù)方案對提高畫質(zhì)是很明顯的，所以很快成為主流，360手機(jī)沒做起來，但華為在P9手機(jī)上也開始用黑白雙攝方案，這也是第一款與徠卡合作的手機(jī)，并一直沿用到P20 Pro手機(jī)上，直到Mate 20 Pro上才放棄了黑白傳感器。

2016年LG公司也推出了G5手機(jī)，這款手機(jī)的雙攝方案也比較獨特，使用的是主攝+廣角鏡頭的模式，主攝是1600萬像素，副攝是800萬像素，但它是個135°的廣角鏡頭，兩個鏡頭實際上并不是同時成像，用戶可以切換選擇是否拍廣角照片。

不過LG G5嘗試增加廣角鏡頭的做法也很有意義，幾年后的今天廣角拍照又被重新重視起來了。

蘋果iPhone入局雙攝，長焦+廣角雙攝定型

2013到2015年的這段時間里雙攝手機(jī)可以說百花齊放，也可以說魚龍混雜，幾家廠商之間的方案都不太一樣，但是之后蘋果也入局了，在iPhone 7 Plus上也用了雙攝拍照系統(tǒng)，由一個廣角鏡頭和一個長焦鏡頭組成。廣角鏡頭部分為1200萬像素，f/1.8光圈，等效焦距28mm，支持光學(xué)防抖，這其實就是iPhone 7上那顆，而長焦鏡頭同樣為1200萬像素，f/2.8光圈，等效焦距56mm，但這個鏡頭不支持光學(xué)防抖。

 

 

值的注意的是，iPhone 7 Plus上兩個鏡頭都是拍攝彩色照片，加上長焦鏡頭帶來光學(xué)變焦能力，這讓蘋果這個雙攝像頭系統(tǒng)是稍微領(lǐng)先市場的。而除了光學(xué)變焦外，iPhone 7 Plus同樣能提供景深效果。

 

 

由于蘋果的影響力及對產(chǎn)業(yè)鏈的影響，iPhone 7 Plus的雙攝方案很快成為市場上的主流，雙攝帶來了2x光學(xué)變焦、景深及虛化等效果，直到現(xiàn)在這種方案依然是當(dāng)前雙攝手機(jī)的主流。

華為P20 Pro首發(fā)三攝，獨占大底傳感器

雙攝成為市場主流兩年之后，下一步還能玩什么呢?2018年3月份華為發(fā)布了P20及P20 Pro手機(jī)，其中后者用上了徠卡三攝，這是第一臺三攝手機(jī)，不過華為P20 Pro不僅僅是攝像頭數(shù)量多少的問題，還有一個獨特的優(yōu)勢——定制的索尼IMX600傳感器，1/1.7英寸大小，直到目前都是最大的傳感器。

 

 

具體來說，P20 Pro為目前少見的后置三攝系統(tǒng)，主攝采用索尼獨家定制的IMX600模組，感光器面積達(dá)到1/1.7英寸， 總像素為4000萬，并支持QuadBayer技術(shù)，即可以按2X2像素集合輸出成1000萬像素，這可以提高畫面的純凈度。主攝其它規(guī)格還有1μm單個像素面積，f/1.8光圈，最大ISO可達(dá)到102400等。

P20 Pro的兩個副攝其中一個為長焦鏡頭，最大3x光學(xué)變焦，等效81mm焦距，屬于中遠(yuǎn)攝，而iPhone X和Galaxy S9+的長焦端都為2x光學(xué)變焦，等效焦距52mm。只是P20 Pro的長焦頭僅為800萬像素，來自O(shè)miniVision的OV13A40模組，f/2.4光圈，Galaxy S9+和iPhone X都達(dá)到1200萬像素，光圈在f/2.4。

副攝的另一個為黑白鏡頭，這是華為手機(jī)上慣用的方案，主要為了提高圖像的銳度，還可以加大進(jìn)光量，P20 Pro這顆攝像頭采用索尼的IMX318模組，為2000萬像素，f/1.6光圈，并帶有OIS防抖。

需要注意的是，P20 Pro雖然有三個攝像頭，但在實際工作時，三個攝像頭為兩兩工作，即在拍攝夜景照片時，只用到主攝+黑白副攝，而在拍攝大光圈照片時，則用到廣角+長焦副攝結(jié)合。

三攝再進(jìn)化，Mate 20 Pro棄黑白上超廣角

華為P20 Pro的大底+三攝+徠卡讓它在夜景拍照方面很強(qiáng)大，也奠定了華為在DXOMark排行榜的領(lǐng)先，去年10月份大家都在期待華為在Mate系列上還能創(chuàng)造什么的拍照玩法時，華為最終在Mate 20上帶來了超廣角三攝，放棄了黑白傳感器。

 

 

Mate 20 Pro主攝、副攝、長焦鏡頭依然是4000萬、2000萬及800萬像素傳感器，但副攝的廣角能力大幅加強(qiáng)，等效焦距從27mm提升到了16mm，而單反相機(jī)中24mm以下的焦距就是超廣角了，Mate 20 Pro的16mm等效焦距實現(xiàn)了超寬取景，在拍攝大場面，比如風(fēng)景時更容易呈現(xiàn)出有沖擊力的畫面。

 

 

簡單來說，華為在這次的三攝中加強(qiáng)了超廣角及微距拍攝，為此不惜放棄對提高畫質(zhì)很有幫助的黑白傳感器。華為這么做是手機(jī)拍照產(chǎn)業(yè)鏈的一次變遷，實際上在華為Mate 20 Pro之前，Vivo公司也推出了超廣角拍照的X23手機(jī)，雖然這是一款雙攝手機(jī)。

 

 

今年發(fā)布的小米9手機(jī)上，不僅上了三攝，同時也是主攝+長焦+超廣角的組合，其中超廣角的等效焦距為17mm，比華為Mate 20 Pro略低。此外，小米9也加強(qiáng)了微距，最短4cm焦距，Mate 20 Pro則是2.5cm焦距。

可以預(yù)見，超廣角三攝今年還會有其他廠商跟進(jìn)，但有志于玩拍照的廠商又找到新的玩法了。

2019年手機(jī)拍照新趨勢：不止四攝，還有10倍變焦

今年的新趨勢中，華為及OPPO紛紛轉(zhuǎn)向了10x變焦技術(shù)，在這方面OPPO 2017年的MWC展會上就展示過5x變焦技術(shù)，不過那時候還不成熟，今年則是推出了10倍混合光學(xué)變焦技術(shù)，而且OPPO明確表態(tài)今年就要量產(chǎn)。

 

 

OPPO的10倍混合光學(xué)變焦技術(shù)采用了超廣角、超清主攝與長焦的三攝結(jié)構(gòu)，覆蓋了從超廣角到長焦的“完整視角”。在超清主攝像頭和長焦攝像頭上OPPO還引入了雙OIS光學(xué)防抖，輕松拍出清晰好照片。

 

 

無獨有偶，華為在即將發(fā)布的P30/P30 Pro系列手機(jī)上也把高倍變焦能力作為重點，P30 Pro號稱徠卡四攝，不過這個四攝實際上還是徠卡三攝，多的那個是ToF 3D感測鏡頭，跟拍照不是一回事。

在變焦上，P30 Pro也號稱支持10倍混合變焦，只不過這個混合到底是怎么混合的還不確定，Mate 20 Pro上最高做到了3x光學(xué)變焦，也能上10倍數(shù)碼編碼，但是5倍之后的變焦基本上沒什么意義了，畫質(zhì)及防抖都很差，所以官方都沒當(dāng)作主打功能來宣傳。

總結(jié)：

手機(jī)拍照近年來的表現(xiàn)大家有目共睹，除了谷歌還在繼續(xù)攀升單攝黑科技之外，其他廠商都轉(zhuǎn)向了雙攝、三攝等多攝系統(tǒng)，帶來了更好的光學(xué)變焦、背景虛化及液晶拍照能力。2019年，各大廠商的智能手機(jī)旗艦不太可能超過三攝，這時候的重點會轉(zhuǎn)向變焦能力，這會對手機(jī)拍照及創(chuàng)造帶來更多的可能。