攝像模組
手機(jī)攝像頭的工作原理
分類:攝像模組
拍攝景物通過(guò)鏡頭,將生成的光學(xué)圖像投射到傳感器上,然后光學(xué)圖像被轉(zhuǎn)換成電信號(hào),電信號(hào)再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)DSP加工處理,再被送到手機(jī)處理器中進(jìn)行處理,最終轉(zhuǎn)換成手機(jī)屏幕上能夠看到的圖像。
從景物到最終成像,要經(jīng)過(guò)幾道“工序”的處理,每個(gè)過(guò)程都可以改變圖像的最終成像。所以影響手機(jī)攝像頭拍照畫(huà)質(zhì)的因素有傳感器類型、像素、光圈、ISP、軟件優(yōu)化等。
1、傳感器類型
傳感器是決定手機(jī)攝像頭成像品質(zhì)最為重要的一部份,也經(jīng)常被手機(jī)廠商作為宣傳的重點(diǎn)。手機(jī)上面的傳感器主要分為CMOS與CCD兩種,雖然CCD在色彩還原方面更有味道,但CMOS傳感器在性價(jià)比與高感表現(xiàn)方面有更多的優(yōu)勢(shì),從而成為市面上手機(jī)攝像頭傳感器的主流。
CMOS傳感器分為兩種,背照式與堆棧式。
不過(guò)目前大多是堆棧式,因?yàn)槎褩J绞菍?duì)背照式的進(jìn)一步改良,在擁有背照式傳感器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,把信號(hào)處理電路芯片放到后面去,做成堆棧式的設(shè)計(jì),增大了傳感器感光的面積,同時(shí)加入白色像素,進(jìn)一步提高了信噪比。
目前手機(jī)上比較流行的傳感器是索尼2015年6月發(fā)布的IMX298。其感光面積為1/2.8英寸,單位像素尺寸1.12μm,最高支持1600萬(wàn)像素(4608*3456分辨率)的圖像輸出。特色功能方面,IMX298為RGBW四色架構(gòu),支持PDAF相位對(duì)焦和高動(dòng)態(tài)范圍HDR攝錄。華為Mate8、小米5、一加3等眾多旗艦手機(jī)都是選用了這款傳感器。
2、像素
像素是前兩年消費(fèi)者選購(gòu)手機(jī)經(jīng)常犯錯(cuò)的地方,機(jī)械的認(rèn)為像素越高越好,但實(shí)際上,從硬件方面來(lái)說(shuō),在傳感器面積不變前提下,單純提高像素,高像素密度的傳感器反而比低像素密度的在拍照時(shí)更容易產(chǎn)生噪點(diǎn)。而且傳感器像素越高,其厚度也就越大,這在崇尚纖薄的手機(jī)領(lǐng)域顯然是不符合潮流的。諾基亞808Pureview就是一個(gè)個(gè)極端的例子,傳感器像素達(dá)到了4100萬(wàn),提供了可能是目前為止最好的手機(jī)拍照效果,但其代價(jià)是傳感器面積大,增加了手機(jī)的厚度和重量。
3、光圈
光圈的大小影響了單位時(shí)間內(nèi)攝像頭的光線通過(guò)量,所以大光圈越大的攝像頭在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)光量越多,通過(guò)加大光圈提高拍攝質(zhì)量。目前光圈最大的手機(jī)是三星S7系列和LGG5,光圈F/1.7,加大進(jìn)光量,弱光拍照表現(xiàn)也會(huì)更優(yōu)秀,同時(shí)景深效果也更棒。三星S7相較于上一代S6,攝像頭像素下降了400萬(wàn),但經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試,拍照能力卻得到了提升。當(dāng)然,大光圈也有弊端,比如邊緣畫(huà)質(zhì)難以控制等,當(dāng)然影響比較小的。
4、ISP
所謂的ISP,就是圖像信號(hào)處理單元芯片,可以稱之為“相機(jī)CPU”。在自動(dòng)對(duì)焦,過(guò)濾圖像中的雜訊,人臉識(shí)別和自動(dòng)場(chǎng)景識(shí)別等多個(gè)功能當(dāng)中,都離不開(kāi)ISP發(fā)揮作用。目前大多數(shù)手機(jī)都是采用了集成ISP,就像電腦顯卡中的集成顯卡一樣,而如果想要更好的處理能力,獨(dú)立顯卡顯然更好,手機(jī)亦是如此,獨(dú)立的ISP芯片顯然比集成ISP處理能力更優(yōu)秀。并且一般的獨(dú)立ISP芯片都是手機(jī)商向ISP提供商定制的,所以與相機(jī)其他組件的契合度更佳,成像也有屬于自己的風(fēng)格、特色。
5、軟件優(yōu)化
軟件優(yōu)化在手機(jī)成像里制作工藝最簡(jiǎn)單,但提升難度卻也是最大的。就像目前市面上大多數(shù)旗艦手機(jī)搭載的都是索尼IMX298攝像頭模塊,但實(shí)際拍攝中,各家手機(jī)都是有很大差距的,因此軟件優(yōu)化對(duì)于手機(jī)成像能力也是非常重要的部分。
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