頂級手機影像大戰,將進入玻璃鏡頭時代

頂級手機影像大戰,將進入玻璃鏡頭時代

文 | 壹觀察 宿藝

小米1億像素、華為5000萬像素,三星1.8億(像素)也在路上,但手機拍照依然糊片有“鬼影”,這跟鏡片材質有關係嗎?

這是知乎近期的一個熱門的話題。

頂級手機影像大戰,將進入玻璃鏡頭時代

用戶答題中,比較聚焦的觀點是:無論是超高像素還是超級大底,如今對手機成像質量的提升作用已十分有限,手機拍照性能要進一步提升,玻塑混合鏡頭將是下一個突破口。

壹觀察認為,這甚至會成為手機與相機之爭的又一個關鍵點。

不可否認的是,在移動互聯時代,手機拍照性能的快速進步,對數碼相機包括單反市場造成了巨大沖擊。根據國際相機影像器材工業協會(CIPA)公佈的數據,2019年全球數碼相機出貨量同比下滑21.7%,降至1521萬部。其中,單反相機銷量下滑幅度更是達32%,降至450萬部,利潤同比下跌28%。

頂級手機影像大戰,將進入玻璃鏡頭時代

▲2017、2018和2019年全球數碼相機出貨量對比

在這場與相機的非直接關聯“競爭”中,智能手機之所以取勝,首先得益於算法與AI芯片的升級,這種“計算攝影”對手機影像的性能提升非常明顯,比如手機美顏自拍、高清月亮、超級夜景等用戶日常的高頻使用場景。

此外,近年來超高像素和超級大底在手機上也正在快速應用,比如1億像素鏡頭,以及1/1.28英寸的光學傳感器(CMOS),都在接近甚至趕超單反級別相機。索尼黑卡的CMOS為1英寸,佳能EOS 6D Mark II為2620萬像素。

但要說手機能夠PK單反,還為時過早。

手機在成像清晰度、噪點、邊緣畫質,以及眩光和鬼影(Flare& Ghost)等偽像方面,都完全處於肉眼可見被“吊打”的局面。單純從硬件上看,重要原因在於,目前全球手機鏡頭使用的還是塑料鏡片,其“先天缺陷”嚴重拖累了手機整體拍照性能的提升。

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▲邊緣畫質變差問題,圖片來源於網絡

受限於本身材質,塑料鏡片無論是通光率、折射率、色散等問題,比玻璃鏡片的物理性能差得太多,更不用說與高端單反鏡頭上使用的高折射、超低色散玻璃鏡片相比了。也正因為如此,手機拍照中用戶經常會遇到兩個高頻影像問題:一個是“邊緣畫質變差”;另一個是“眩光和鬼影”,專業攝影領域稱之為“偽像”。

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先看“邊緣畫質變差”問題。

單反鏡頭採用的是多種高精準度玻璃鏡片的組合,比如螢石級底色散玻璃鏡片、超低色散玻璃鏡片、非球面玻璃鏡片—— 前兩者主要解決的是成像色散問題,後者主要是用來解決成像畸變的。

所謂色散,是由於不同材料對於不同波長光線的折射率不一樣,導致不同波長光線不能統一的到達焦平面,這是導致邊緣畫質變差的最重要原因之一。

而手機使用的塑料鏡片,色散問題本身就比光學玻璃存嚴重很多,更不要說單反上使用的多種高精準度玻璃鏡片的組合鏡頭了。

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▲手機拍照中經常出現的眩光和“鬼影”,圖片來源於網絡

再看“眩光和鬼影”等偽像問題。

手機鏡頭是由多層鏡片組成的,當強光進入鏡頭之後,在各枚鏡片表面反覆多次折反射,形成雜亂的光線,最終照射在CMOS傳感器上被拍攝下來,就會造成眩光和鬼影等偽像問題。

在暗光、夜景、大逆光等複雜的光線環境下,手機拍照的這一短板尤為明顯。

那麼,單反鏡頭是如何來抑制偽像問題的呢?

其中一種最主流的方法,就是給鏡片鍍膜,來大大降低光線的反射率。

但這一工藝在塑料鏡頭上很難實現:

1)塑料材質容易老化;

2)不耐高溫,優質的鍍膜工藝需要300度以上的高溫,而一般塑料能夠承受的溫度不超過100度;

這些問題對於單反鏡頭上使用的高品質光學玻璃來說都不存在,鍍膜材質和工藝也更有保證,拍出來的照片偽像出現的程度和頻率自然大大減少。

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▲單反鏡片上經常使用的鍍膜工藝

從以上角度來看,手機拍照要實現進一步跨越,鏡頭材質這一短板問題必須攻克。但遺憾的是,受重量、機身厚度、工藝、良品率等技術限制,還無法在手機上使用純玻璃材質鏡頭。

因此,現階段最好的方式,是採用玻璃鏡片+塑料鏡片的 “玻塑混合鏡頭”方案

在關鍵的鏡片、曲率更大的鏡片先用上光學玻璃鏡片。

業界測試結果也印證了“玻塑混合鏡頭”方案帶來的明顯成像優勢:以1億像素手機鏡頭為例,採用1G6P玻塑料混合方案,相比7P塑料方案,在各個視場下的MTF(Modulation Transform Function,調製傳遞函數,MTF越高,鏡頭的解析力越高,拍攝到的畫面更清晰)均有提升,其中視場中心MTF約可以提升約2%,邊緣MTF約可以提升5%。

頂級手機影像大戰,將進入玻璃鏡頭時代

在華為最新發布的P40 Pro+“超大杯”10倍長焦鏡頭模組中,就有一片玻璃鏡頭組成的“玻塑混合鏡頭”方案。

從智能手機的技術迭代歷史來看,雖然玻璃鏡頭的應用暫時處於成本高、良率低狀態,但只要是技術和工藝層面的問題,那就都不是問題。

所以現在很期待,接下來手機廠商發佈的旗艦手機使用的攝像頭方案,將從8P(Plastic),或者7P+1G(Glass),逐漸過渡到4P+4G,最終實現8G全玻璃鏡頭方案。

只有到了這個階段,我們才可以真正討論手機拍照能不能“幹翻”單反的話題。

從整個行業來看,目前全球具有玻璃鏡片技術的廠商主要有大力光、舜宇光學、HOYA、聯創光學、瑞聲科技。其中前四家廠商均採用的是GMO(Glass Molding optics)生產技術,瑞聲科技則是獨有的WLG技術(Wafer Level Glass)。

雖然目前所有廠商均未大規模生產手機玻璃鏡片產品,但在一家TOP手機企業已經“吃螃蟹”的情況下,意味著所有手機企業必須選擇全面跟進。

可以預見,全球新一輪的頂級手機影像大戰,將很快進入玻璃鏡頭時代。而對於外部來說,玻塑混合鏡頭方案的率先應用,將成為手機與相機之爭的下一個突破口。


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