為什麼手機前置攝像頭的像素普遍都不高?

小小棣


對於喜歡用手機拍照的朋友來說,從2019年下半年至今的這段時間可以說是相當“幸福而又痛苦”的時光。說幸福,是因為1.08億像素的主攝、100倍變焦、4800萬長焦,以及全像素全向對焦等技術先後得以商用,使得這段時間的旗艦機型無論是在拍照功能,還是在實際畫質上都上演了一出集體涅槃,瞬間令智能手機與專業卡片(注意,不是也不可能單反)相機之間的畫質差距又拉近了不少。

而說痛苦,除了因為超強的影像堆料與5G時代的來臨,使得相關機型的價格普遍高企,消費者錢包遭難之外,還有一點不容忽視的事實,那就是以上所述的這些手機拍照新技術和新配置,基本上全都是針對後置攝像頭而做的改進。至於部分用戶非常在意的前置相機部分,整個行業在這幾個月、甚至更長的時間裡,都幾乎是無所作為的。最典型的例子就是時至今日,我們在主流旗艦機型上能看到的前攝規,格普遍還停留在2019年年初的3200萬像素水平,甚至還有不少旗艦手機仍在使用著1600萬或者2000萬像素的前攝傳感器。很顯然這種“後攝突飛猛進、前攝不動如山”的情形,絕對稱不上是正常的技術發展狀況。

那麼問題就來了,是什麼原因導致智能手機前置攝像頭的規格停滯不前呢?答案其實沒有什麼新意。說白了,還是整個行業、包括消費者在內對於智能手機“屏佔比”,或者說對於屏幕視覺觀感的極致追求。

因為想要智能手機機身儘可能小,顯示面積卻儘可能大,所以就出現了消滅上下邊框的“全面屏”;因為想要全面屏在視覺效果上更加極致,所以就有了從劉海到水滴、從珍珠到開孔的造型變遷;因為就連開孔屏都會被嫌棄擠佔了那麼一點點的屏幕顯示面積,所以如今的設計方向普遍都是將開孔越做越小,以至於就連理論上能夠做到更好前置自拍虛化效果的雙孔雙攝配置,都會被大部分消費者認為“藥丸、太醜”。

需求決定供給,當大部分的消費者開始追求旗艦手機屏幕的3K分辨率、高幀率顯示、廣色域色彩,並且對屏幕上哪怕一丁點的遮擋都認為是不完美的時候,廠商的技術和精力自然也就放在瞭如何儘可能縮小開孔上。而更小的開孔,不僅意味著前攝更少的進光量、也代表著將無法使用尺寸比開孔大出很多的大底傳感器。於是智能手機前攝的硬件(尺寸)規格,就這樣被限制住了。

面對這個狀況,一部分有技術、有追求的廠商還是進行了一些探索的。比如說OPPO與vivo都曾先後嘗試推出了採用升降式前攝的機型;華碩和三星曾經在旗下產品上嘗試了自動翻轉式的“後攝變前攝”;而努比亞更是率先實踐了前後雙屏設計,一度被認為是解決全面屏時代自拍畫質下降問題的最好辦法。

但是升降式前攝模組本身體積巨大,會導致手機變重變厚,並且升降式前攝雖然可以有更大的“開孔”,但其厚度卻更受制約,這導致將無法使用複雜的光學鏡組,實際上還是限制了CMOS的規格。而翻轉式與前後雙屏的設計直接以後攝為前攝,看似是自拍畫質的最終極解決辦法,但說到底這二者一個耐用度堪憂,一個多少會影響到手機的續航與維修成本,因此最終還是沒能成為市場主流。

那麼,難道智能手機行業就沒有一個能夠同時兼顧機身美觀輕薄、質量可靠耐用、操作便捷直觀這三個優點,同時還能顯著提升自拍畫質的辦法了嗎?其實還是有的,這就是最快可能在年內登場,最慢明年也會到來的屏下攝像頭技術。

為什麼屏下攝像頭有望帶來智能手機自拍技術的進步?要理解這一點,我們首先需要弄清楚,屏下攝像頭到底是如何工作的。

2019年6月,OPPO在MWC上海展期間首家展出了實際可上手工作的屏下攝像頭原型機,一時間成為行業焦點。但更重要的是,他們也同時公佈了自家屏下攝像頭的專利資料。

從這份專利中我們可以看到,此前網傳的“屏下攝像頭靠的是透明化的屏幕像素”的說法至少當前還做不到。因為OPPO利用的其實是屏幕上每個像素之間的間隙部分——通過將像素之間的間隙孔洞透明化,並在其內設置聚焦用的微透鏡,就構成了一個類似“複眼”或者說百葉窗一樣的光學結構。

從拍照原理的角度來說,這種基於超多微透鏡聚焦的“鏡頭”當然也能拍出完整的照片來,但它的難點就在於要讓每一塊微透鏡捕捉到的光線信息“拼合”,需要極為精密的設計。同時由於單個微透鏡的進光量實在太小,這就意味著屏下攝像頭要想捕捉到足夠的光線信息,就必須要把“鏡頭”所在的區域設計得相當大。

“等效尺寸”相當大,而且視覺上還看不到的“光學鏡頭”,想到什麼了嗎?沒錯,屏下攝像頭的這種結構,決定了它和大尺寸的CMOS堪稱絕配。一方面是因為不再需要顧慮肉眼可見的屏幕開孔問題,另一方面來說,要想充分接收陣列式的微鏡頭捕捉到的光線,本身也需要一塊足夠大的“大底”。

Galaxy S20Ultra的拆解結構,可以看到頂部揚聲器體積不小

那麼最後一個問題就來了,對於當今內部空間寸土寸金的智能手機來說,還有餘力在屏幕下方塞進一顆和後攝一樣(甚至更大)的自拍傳感器模組嗎?當然有,既然已經能夠在機身內放下又寬又大的高品質頂部揚聲器,那麼如果這樣的空間對於前攝模組的安置來說,或許就不會是太大的問題了。


三易生活


如果前置拍攝如果要比肩後攝的就需要大塊的鏡頭模組,擠壓聽筒和各種傳感器的空間,最重要的是使屏佔比變小,當然也有解決方式比如三星A80的翻轉攝像頭等。

前置攝像頭一開始的作用不是自拍,而是視頻聊天,因為帶寬問題,即使是高像素的攝像頭也發揮不出太多效果,不過隨著自拍的出現,前置兩千萬像素甚至前置3200萬像素的主打自拍的手機逐漸出現了。

對於自拍來說,不在於拍得多清晰,而在於拍得好不好看。像素高了把皺紋和痘痘拍得太清楚,最後還是要各種美顏濾鏡把畫面變得模糊,所以高像素沒有意義。


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