zh-hansen

行业新闻

一月 25, 2016

双摄或成主流 从骁龙820看16年手机拍照

15年中国手机市场千元机大行其道,这句话已经被我们说烂了,但我们还是要提及的就是千元机不仅性能足以胜任日常使用,就连按压式指纹识别、金属机 身设计等等之前只有旗舰机专属的元素都已经下放到了千元机身上。千元机的走俏是不是就代表了旗舰机型的没落呢?答案显然是否定的,中国手机市场目前呈现两 极分化日益严重的格局,3000元甚至4000元以上的旗舰机型被越来越多的人接受,究其原因拍照效果好是其中一个重要因素。例如拍照、用户体验、工业设 计等元素本身成本较高无法下放到千元机市场。

说到拍照,究竟是什么决定了智能手机拍照效果呢?前两年消费者会认为像素数值就是拍照效果好坏的直观指标,这一观点显然有一定片面性。随着消费者发现市 场上充斥着很多高像素低画质的产品后,究竟什么决定手机拍照效果的问题又有了新的答案:镜头。索尼镜头、IMX2XX、蓝宝石玻璃镜面、6P模组等专业名 词出现在了各大手机厂商的发布会上。但是好镜头能够与好照片画上等号么?其实智能手机拍照和专业相机拍照一样,简单来说决定性因素在于:感光元件、镜头模 组、处理器、算法。也就是说出了我们前面说到的镜头等硬件之外,处理器、算法也是决定能否拍出好照片的重要因素。

处理器能决定拍照水 平?这个说法可能大家还比较陌生。举几个简单的例子,HTC One M系列的双摄像头其实就是HTC和Qualcomm工程师共同合作优化的产物。而LG G3的激光对焦功能也是骁龙处理器ISP硬件支持功能。其实很多手机厂商在发布会上讲到的酷炫拍照玩法都需要处理器在背后默默的支持。作为 Qualcomm16年的旗舰产品,骁龙820基本已经确定16年多款旗舰手机均搭载该SoC芯片。今天我们就以这款处理器为例,展望一下16年智能手机 拍照发展的方向,也欢迎大家留言讨论现在手机拍照哪个方面最令你失望。

多摄像头潜力巨大,光学防抖功能或逐渐普及

之前有传闻称iPhone 7将搭载后置双摄像头的配置,而市面上包括奇酷手机、荣耀6 Plus等手机已经开始使用双摄像头。但纵观现有多摄像头手机,主打功能基本聚焦在先拍照后对焦,并且最终效果并不十分理想。以荣耀6 Plus为例,荣耀总裁赵明表示实际目前双摄像头的性能荣耀6plus目前只释放了不到20%,前期给大家大光圈效果、超级夜景模式,后续软件版本将释放 更多惊喜。结合前面我们说的iPhone 7即将搭载双摄像头,16年双摄像头手机将在那几个方面有所突破呢?

双摄或成主流 从骁龙820看16年手机拍照▲双摄像头或解决手机光学变焦难题

光学变焦:其 实光学变焦对于单反相机、卡片机来说是一个再基础不过的功能。但受限于机身尺寸影响,智能手机想要将光学变焦功能加入其中只有牺牲机身厚度,这显然和手机 便携的特性背道而驰。但双摄像头的加入能够巧妙的解决这一问题。例如Corephotonics公司之前曾经宣称通过两款不同模组的镜头组(一枚广角镜 头、一枚微距镜头)实现在不增加镜头厚度同时的3倍光学变焦。而Corephotonics也是HTC双摄像头背后的功臣之一。

双摄或成主流 从骁龙820看16年手机拍照

Spectra ISP新特性

骁龙820处理器内置的Spectra ISP也是业内首款原生支持三摄像头同时拍照同时处理的图像处理引擎。也就是说手机厂商无需在过多的自主开发就可以搭载双摄像头。其实这项功能之前已经在 骁龙810/808上有所体现,这也是为何奇酷手机、酷派铂顿能搭载双摄像头的重要原因。

快速对焦将成为标配

越来越多人喜欢用智能手机拍照,甚至一些专业摄影师也开始使用手机创作。究其原因主要因为手机适合随手一拍,无需繁杂的设置。而快速对焦则是保证手机简 单拍照体验的一个重要因素。而随着相位对焦、反差对焦、激光对焦等名词在15年手机厂商发布会上大行其道,消费者也开始对于智能手机对焦方式产生浓厚的兴 趣。

双摄或成主流 从骁龙820看16年手机拍照

所谓反差式对焦原理为:随机移动镜片模组,当画面从模糊到清晰再到模糊时,画面的对比度也会有一个升高再降低的过程,当ISP识别出对比度从最高点开始 下降时,驱动镜头模组返回对比度最高的状态,从而完成对焦。而相位对焦则是通过在传感器上加入光线感应像素,直接感知对焦物体光量,从而直接对焦到准确位 置。虽然速度更快,但从原理中我们也能发现相位对焦的缺点:在弱光环境下很难区分对焦物体和非对焦物体的光量导致对焦困难。所以即使是目前采用了相位对焦 的苹果、华为等产品也采用了相位对焦+反差对焦的双重对焦方式保证对焦的快速和准确。

双摄或成主流 从骁龙820看16年手机拍照

而激光辅助对焦的原理也非常简单。激光发射器当摄像头开启时就会不间断的发射红外激光,而接收器则负责接收红外激光遇到物体反射回来的光线,通过计算测 得距离实现快速对焦。原理非常简单,并且其实激光对焦已经应用多年,包括测距望远镜,激光测距仪等设备已经民用。而激光对焦在相机中的应用也已经有一段历 史了,2001年推出的索尼F707就已经搭载了全息激光对焦辅助系统,但由于激光发射器功率过大,容易对拍摄人物的眼睛造成伤害而最终没能在后续产品上 继续沿用。同样通过原理,激光对焦的缺点也显而易见:距离。激光发射器的功率直接影响激光对焦能够工作的距离。像现有市面上手机的激光对焦传感器功率较 小,也就是说对于近处物体的对焦速度提升明显,而对于远处物体作用则较为微弱。这也是为何要在激光对焦前面加上辅助两个字的原因。

16 年智能手机市场多种对焦方式混合对焦提升对焦速度的模式基本已经成为主流。例如我们说到的相位对焦、反差对焦、激光对焦,甚至双摄像头三角定位对焦有望在 同一款手机上出现,成为旗舰智能手机的标准配置。而骁龙820也是目前旗舰SoC芯片中对于对焦方式支持最多最完备的芯片之一。当大家在看发布会上手机厂 商宣称自家产品对焦速度如何如何给力的时候,也就知道这背后其实处理器的功劳也是巨大的。

在我们评测手机的时候,时常会说在日间光照强度较好的情况下,样张水平 不错,而在夜间低照度情况下,样张水平依旧表现差强人意。并不是因为各家厂商不重视手机夜间拍照体验。而是受限于镜头硬件本身。简单来说相机感光元件越 大、光圈越大在低照度情况下拍照实力就会更强。而手机内部空间可谓寸土寸金,基本上没有给增大摄像头体积留出任何余地。所以想要在夜间拍照上有所突破也并 非易事。笔者总结了以下几个可行方法:

更好的暗光拍照体验

相机模块构造突破:在无法提升单一相机模块体积的情况下,目前业界再朝两方面发展,其一是改变感光元件构造,生产类似适马X3的多层传感器单独感光的元 件。原理是将一层感光元件“变为”三层,分别感应红、绿、蓝三色,这样一来就能够在稍微增加相机模块厚度的情况下达到三倍进光量。而另一种方法则是前面我 们提到的多镜头拍摄,其实奇酷手机已经做到了使用一颗黑白摄像头来减少夜间拍摄噪点、增大通光量和提升白平衡的效果。更有激进的想法则是三颗摄像头的相机 组分别识别红、绿、蓝三原色进而通过软件算法合成,最终实现低光照情况下增大画面亮度纯净度的效果。

软件算法改进:骁龙820也在低照度情况下进行了特别的算法优化,支持类似动态对比度调节功能,能够通过识别夜间场景自动提升暗部细节同时还能够保证亮部画面不发生过曝现象。这一功能于摄像头硬件无关。

4K拍摄成为主流

如果说1080P时代的普及是由于电影、电视产业的蓬勃发展,那么4K时代的到来的推动力就来源于每一个消费者手中的移动终端。13年一台4K电视的售 价高达20000人民币,而时至今日短短2年时间,4K电视价格已经跌到4000元人民币左右。4K能够给用户带来更加逼真的观看和阅读效果,而消费者对 于观看和阅读的行为也逐渐转移到移动终端上来,所以4K时代的到来在移动端是不可阻挡的。而在骁龙支持4K之后,诸如三星、联发科等厂商也开始纷纷支持 4K,但目前为止H.265(HEVC)格式的4K拍摄播放仍旧是高通骁龙的专属。

更好的暗光拍照体验

在骁龙SOC的支持下,索尼刚刚推出了全球首款商用4K屏幕手机——索尼Z5 Premium。很多消费者都在说,4K屏幕放置在智能手机上是一种功耗浪费。其实这又回到那个老的理念。硬件始终领先于软件发展,软件也会针对硬件进行 优化。随着4K片源的逐渐普及,4K屏幕在手机上已经有了应用场景,而后期包括大型游戏、软件也会针对4K进行优化。并且伴随着网络带宽的提升和4K电视 智能化的普及,越来越多的视频网站开始支持4K片源的播放,而手机也正变为视频内容的主要生产者。

低功耗拍摄越来越被重视

提到手机耗电,大家想到都场景可能会是打游戏、屏幕长时间点亮看视频等。其实拍照、视频拍摄也是“电老虎”之一。其实原因很简单,举例来说拍摄一段4K 60FPS视频,每秒就要处理3860*2160*60=5亿以上个像素,如此大的工程显然是十分耗电的。之前的做法是使用ISP和CPU、GPU协同处 理,并没有一个单独的低功耗模块专门负责,就会导致耗电高、性能低的情况出现。情况有点类似于视频播放的软解码和硬解码,软解码在消耗大量性能的同时也不 能够保证视频的流畅,而硬解码则是特别针对多个常见视频编码格式进行特定解码,耗电低并且画质流畅。在16年中,随着4K视频、多摄像头同时拍摄的场景增 多,单位时间内处理像素数成倍增加,所以低功耗拍摄也将被各大手机厂商越发重视。

更好的暗光拍照体验

骁龙820在低功耗拍摄方面也“早”有布局。Qualcomm在计算DSP方面拥有很长的历史,全新计算DSP增加了对视频功能的支持;另一个全新的 DSP是位于低功率岛(Low Power Island:LPI)的低功率DSP。通过全新Hexagon 680 DSP,Qualcomm推出了全新的Hexagon架构,包括视频功能以及低功率岛,并对Hexagon架构进行了扩展,让它支持一些新功能(如视 频),而前几代Hexagon主要用于对音频功能的支持。Hexagon拥有强大的开发者工具,并且得到了超过100家合作伙伴的支持。目前,有接近 1000家合作伙伴计划将CPU代码或功能迁移到Hexagon之上,这样做的目的是希望降低功耗。

Hexagon 680在DSP中集成了Hexagon向量扩展(Hexagon Vector eXtensions:HVX),这样就能让DSP通过一个指令同时处理大量数据。这个功能与Qualcomm Spectra ISP结合使用时,能够带来很多差异化的功能,如弱光视频增强,可在实现高达3倍的性能提升的同时,节省高达10倍的能耗。专有的低功率岛和一套基础架构 支持传感器感知的应用。Qualcomm此前推出的芯片中也具有支持传感器感知的功能,但是全新架构可实现省电高达3倍。低功率岛运行时,芯片中的其他部 分可处于关闭状态。我们还通过DSP推出了全套传感器软件解决方案,并全面支持Android L。

镜头厂商将主打高像素低厚度镜头模组

前面我们也说道智能手机拍照和专业相机拍照原理大致相同,也就有着共同的发展目标。纵观相机拍照领域高像素就像是皇冠上的一个宝石。虽然包括很多消费者 在内都开始接受高像素并不代表高画质的理念。但高像素并不是百无一用的参数。简而言之高像素能够带来高解析力的效果,使得照片细节更丰富锐度更高。但同时 受限于手机尺寸,所以以索尼为首的相机硬件供应商从15年底开始主打相同面积更多像素数的感光元件。

想要在相同面积上做到更多像素数就需要解决在暗光情况下单个次像素之间的尾色干扰问题,也就是我们常说的照片噪点。这就需要在感光元件硬件层面进行诸如ISOCELL等改进在将次像素相互区分开来,或者利用软件算法提升画质。

 

阅读更多