現在買新手機需要考慮什麼？想必拍照素質如何已經成為很多人考量一臺手機好壞的重要因素。曾經一手單反，一手長槍短炮旅遊的我們，已經被一臺輕便的手機所替代，可以說手機已經在絕大多數情況下替代了專業相機，成為我們記錄美好生活的工具。而且近些年來，手機廠商一把心思全放在照片功能上，各種新技術加成讓拍照體驗得到極大提升，但有時候卻看不懂廠商們的宣傳語，一大堆專業晦澀的詞語頻頻出現，今天我們就以手機攝像頭模塊為例，為大家解讀一番其背後暗藏的信息。
“4000萬像素”、“索尼IMX363傳感器”、“萊卡/蔡司認證鏡頭”、“F1.5光圈”、“專業人像雙攝”，不僅僅不精通的相機的普通消費者懵圈，有時候面對廠商為了噱頭創造出來的一些詞彙，小編也是相當茫然。但仔細瞭解背後的技術，你就會發現，有時候一些參數並不是越大越好，最高並不一定就是最好。
影像傳感器（感光元件尺寸）
這裡我們講得主要是手機中圖像傳感器，也就是我們常看到某某手機用了索尼的IMX363傳感器，為什麼要提這個呢？其實這個傳感器已經是集數碼相機的大成，構成組件和工作原理與傳統數碼相機無異，只是為了適應手機的尺寸，將尺寸做到極致罷了。其實手機廠商選用了什麼影像傳感器基本上就決定了手機攝像頭的一系列參數。
在老法師們口中有一句名言“底大一級壓死人”，所謂的“底”其實就是影像傳感器的CMOS尺寸大小，簡單地說，它能夠把光信號量化成電信號，然後傳輸給ISP處理。那為什麼底越大越好呢？
不同尺寸CMOS對應參數
因為CMOS尺寸直接關係到感光器件的面積大小。在同等像素下，傳感器越大，單一像素的面積也相應越大，其接受光信號的能力越強，捕獲的光子越多，信噪比得到極大提高， 得到畫質更加乾淨。當然了傳感器尺寸大小也是與其設計生產成本成正比的，越大越好，但是也越貴。
手機攝像頭的CMOS其實真的很小一個
像素
像素在從前可是最重要的手機拍照能力指標，手機廠商通常將旗下某某手機擁有4000萬像素鏡頭作為宣傳重點，但是高像素就一定等於更高清晰度嗎？
非也！我們通常所說相機是1300萬像素其實說CMOS上有1300萬個感光點，4000萬像素就有4000萬感光點，不過組成這4000萬像素可是一道數學題哦，？×？=4000W？舉個例子，華為新機P20 Pro的拍照分辨率為7296×5472，其實這和手機屏幕1080P分辨率是一個關係的。
按道理來說，4000萬像素遠高於1300萬像素啊，拍出來的照片肯定更加清晰，細節更好，而事實上圖片分辨率越高，只代表圖片尺寸越大，圖片清不清晰還和成像算法、攝像頭素質有關係。
還有一個重要因素，我們的手機分辨率通常都是1920×1080，7296×5472的照片還不是要經過壓縮才能顯示在屏幕上，都超出了屏幕分辨率範圍，所以肉眼上的清晰度是沒有區別，但是你放大後區別就會出現了，理論上4000萬擁有更好的細節。如果你需要把照片打印出來，那麼這個時候的4000萬像素就更能排上用場了，可以打印出比1300萬像素更大的照片。
總而言之，像素不能決定照片最終的質量，但對於保留細節上有一定作用。
像素大小
結合之前CMOS尺寸以及像素問題，你應該發現一個問題，如果CMOS尺寸大小是一定的，像素越多，那麼像素大小豈不是越小了嗎？
對的，其實像素小了以後也有副作用，那就是細節。CMOS工作原理決定了只有光線信號強度超過最低閾值時，才能正常驅動模數轉換電路工作，如果像素接收到的光線信號強度過低，這部分畫面就不能被有效表達。因此，大像素點比較小像素點會獲得更大的進光量，進而能夠獲影響畫質表現。
當年HTC OneM8的UltraPixel就是這麼幹的，雖然CMOS底只有1/3英尺，但由於像素僅為400萬，因而每個像素點高達2μm，從而獲得了更好的進光量。其實做法當時備受消費者質疑，因為當時手機已經標配千萬級像素攝像頭，HTC突然來個400萬像素是非常扎眼。
華碩Zenfone4發佈時，關於像素大小與進光量對比
其後手機廠商為了兼顧像素以及像素大小問題，不斷研發CMOS尺寸更大的攝像頭，目的就是希望同時擁有這些優點。
光圈
在單反、微單相機中，大部分鏡頭的光圈都是可變，通過驅動鏡頭中幾塊超薄金屬片開合狀態，改變光圈孔的大小從而控制進入CMOS中的光線量。光圈的大小會用f/1.5、f/1.8來表示，f值越小，光圈越大，通過鏡頭到達CMOS的光線就越多，成像畫面就越明亮，反之畫面就越暗。因此，在夜拍或暗光環境下，大光圈的成像優勢就更明顯。
除了對照片畫面明暗有控制作用外，光圈大小還能擁有控制景深的功能，光圈越大，景深就越小，從而產生了背景虛化效果，突出了拍攝重點。
一張圖讓你溫習光圈、快門速度、ISO的關係
不過目前由於手機攝像頭尺寸限制，並沒有做到多級可變光圈，只有三星的Galaxy S9、S9+上的攝像頭是具有f/1.5以及f/2.4兩級自動切換外，其餘手機光圈都是恆定的。
三星Galaxy S9/S9+配備的可變光圈攝像頭，圖片來自iFixit
對焦
講起手機攝像頭的對焦方式，真的是“一匹布”那麼長，經過這麼多年發展，為了讓手機拍照功能易用性大大提升，先後出現了反差式對焦、相位對焦、激光/紅外對焦、全像素雙核對焦幾種。
反差式對焦(Continuous AF)是元老了，以前都是基於這種方式。原理是根據焦點處畫面的對比度變化，尋找對比度最大時的鏡頭位置，那麼這就是成像最佳的位置。顯然你可以一眼就知道問題，反差式對焦需鏡頭歷遍所有成像畫面，才能找到最佳對焦點，顯然對焦太慢了。
傳統反差式對焦需要經歷的過程
相位對焦(Phase Detection AF)就是為了速度而誕生的，在CMOS感光元件上專門引入了遮蔽像素點， 由兩個像素成對組成，它只用於進行相位檢測。工作時兩個像素通過微透鏡各自成像（與人眼成像類似），對焦系統根據判斷信號波峰的位置可判斷出鏡頭應該往前還是往後偏移，從而迅速準確合焦。由於鏡頭對焦行程大大降低，對焦速度自然就上去了。缺點也有，就是需要被攝環境充足，夜景下表現一般般。
全像素雙核對焦（Dual pixel phase detection AF）是最強的進化版本，相位對焦原理，在全部像素點上都分佈有兩個光電二極管，均能獨立地接收光線，從而形成相位差，大幅度提升了手機對焦的速度，而且在暗光環境下的表現得到了提升。前年的三星Galaxy S7、S7 edge就開始配備這個技術的攝像頭。
相位對焦與全像素雙核對焦比較，來自三星S7發佈新聞稿
激光/紅外對焦 (Laser AF)似乎更加高大上了，但原理確實最簡單的，激光/紅外傳感器向外發射低功率激光/紅外光，計算光線到被攝物體間往返的時間來確定被攝物體距離鏡頭的距離，從而實現較為精準和高速的對焦。不過由於主動發射的光線功率太低了，傳播距離有效，基本上遠距離就抓瞎了，而且還有個問題，激光/紅外模塊都是獨立於攝像頭的，需要在背面再開孔，對於手機整體美觀度設計會大打折扣，也因此採用激光對焦的手機比較少。
索尼Xperia XZ激光對焦
雖然目前有些手機支持反差式+相位對焦+激光對焦的混合對焦，但全像素雙核對焦依然尤其獨特優勢，這個原本是三星旗艦手機對焦快得離譜的獨家武器，目前已經有小米MIX 2s、vivo X20這些手機開始支持全像素雙核對焦，拍照速度“咻咻咻”。
華碩的Tri-Tech混合對焦，號稱對焦時間0.03秒
變焦
手機攝像頭實現單反級別的變焦顯然是不可能的，這是原理性問題。手機攝像頭僅幾毫米厚，根本塞不進可以驅動鏡頭組移動的模塊，無法完成物理上的變焦。但為什麼部分手機上依然出現了2×光學變焦、10×數碼變焦呢？
其實這些手機都配備了雙攝像頭，其中一個就是長焦鏡頭，擁有比平常攝像頭更長的焦距，這樣距離成像物體更近，2×光學變焦就是系統切換到長焦鏡頭拍攝得來的。而10×數碼變焦是單純依靠軟件算法放大原有圖片得來的，比方說我有一張照片，通過一系列算法插值、降噪等處理，局部放大10倍給你，僅此而已，效果絕對是比不上純光學變焦。
iPhone X上的長焦鏡頭，來自iFixit
光學/電子防抖
是不是有時候總髮現自己拍得照片裡面有鬼影一般的模糊，那就是因為你沒有穩定“麒麟臂”，導致攝像頭在成像過程中被移動了，這個在晚上拍照特別明顯。但是目前手機攝像頭都有光學/電子防抖對此進行彌補。
光學防抖是一種物理防抖，鏡頭模組是處於“浮動”狀態，陀螺儀偵測到微小的移動，然後將信號傳至微處理器，處理器立即計算需要補償的位移量，根據鏡頭的抖動方向及位移量加以補償抵消掉原有抖動，從而有效地克服因相機的振動產生的影像模糊。
華為P20 Pro攝像頭光學防抖，來自iFixit拆解視頻
電子防抖就是純算法的防抖，當陀螺儀檢測到抖動後，就會把抖動的向速和移動量參數發送給微處理器，由微處理器對生成的圖像進行算法上的彌補，降低照片的模糊。
就效果而言，優秀的電子防抖可以達到光學防抖效果，但是在實際視頻拍攝中，光學防抖效果還是稍微更好一些。
可視角度
相信對於攝像頭可視角度最關注的一定是女生了，因為這個關乎到自拍、合拍的效果。而可視角度卻又和焦距掛鉤，焦距越大可角度就越小，反之亦然。目前很多前置攝像頭為了照顧女性的合拍需求，都會配備一個廣角攝像頭，顧名思義就是擁有更大可視角度，原本90°變成120°，原本只能拍三四個人，現在卻可以拍上10多人。
索尼Xperia XA2 Ultra前置攝像頭，來自索尼官網
雙攝/三攝
如果說拍照成為了手機最重要的功能，廠商們一定不遺餘力地提升拍照素質，由於手機需要便攜性，不能像單發、無反相機擁有那麼多機械結構，最後只能橫向發展，結果就是採用兩個或者三個攝像頭，達到“傻瓜機”級別以上的拍照體驗。
目前手機廠商對於雙攝像頭的方案也有很多，比方說一個常規攝像頭搭配景深傳感器、黑白攝像頭、廣角攝像頭、長焦攝像頭等，這些方案都有各自的特點。
景深傳感器嚴格意義上不參與到成像中，但是它能夠獲取物體的距離信息，並利用這些信息來區分前景和背景，為照片創造出更好的景深效果，例如背景模糊。
HTC One M8 UltraPixel+景深傳感器
黑白攝像頭故名思意，沒有RGB彩色濾鏡，只能捕抓光線信息，但它卻比尋常攝像頭獲得的光線信息更多，讓照片在夜晚下有更好的成像體驗。
華為P20 Pro 長焦、黑白、彩色攝像頭
廣角攝像頭就像之前所說的一樣，可以擁有非常寬闊的視野，不需要移動手機就能拍下宏大物體的全景。
索尼Xperia XA2 Ultra前置廣角攝像頭
長焦鏡頭也就是我們所介紹的提供光學變焦功能，比如iPhone 7 Plus開始提供的2x光學變焦，因為長焦攝像頭的焦距是主攝像頭的2倍，可提供2x光學變焦能力。
以上就是我們今天講解的全部內容，主要就是針對手機攝像頭硬件上的常見名詞進行了解讀，讓大家瞭解一下它意味著什麼，和我們平時拍照體驗有什麼關係。在最後，請允許我們使用一張來自Tech Insights彙總圖，裡面包含三星Galaxy S系列手機歷年來攝像頭模塊的變遷，照片像素曾經佔領過高地，但又迴歸理性， 像素點尺寸更大，還有DRAM融入後實現960fps慢動作拍攝，總之就在不斷緩慢進步當中。當然我們也很高興看到華為P20 Pro以極強的拍照素質打入了DXOMark榜單的前三，更期待未來手機拍照能達到什麼樣的境界。
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