手機攝像頭的工作原理

　　 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)圖像被轉換成電信號，電信號再經(jīng)過(guò)模數轉換變?yōu)閿底中盘?，數字信號?jīng)過(guò)DSP加工處理，再被送到手機處理器中進(jìn)行處理，最終轉換成手機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。所以影響手機攝像頭拍照畫(huà)質(zhì)的因素有傳感器類(lèi)型、像素、光圈、ISP、軟件優(yōu)化等。


　　1、傳感器類(lèi)型


　　傳感器是決定手機攝像頭成像品質(zhì)最為重要的一部份，也經(jīng)常被手機廠(chǎng)商作為宣傳的重點(diǎn)。手機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?xún)r(jià)比與高感表現方面有更多的優(yōu)勢，從而成為市面上手機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，因為堆棧式是對背照式的進(jìn)一步改良，在擁有背照式傳感器結構的基礎上，把信號處理電路芯片放到后面去，做成堆棧式的設計，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，支持PDAF相位對焦和高動(dòng)態(tài)范圍HDR攝錄。華為Mate8、小米5、一加3等眾多旗艦手機都是選用了這款傳感器。


　　2、像素


　　像素是前兩年消費者選購手機經(jīng)常犯錯的地方，機械的認為像素越高越好，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，傳感器像素達到了4100萬(wàn)，提供了可能是目前為止最好的手機拍照效果，但其代價(jià)是傳感器面積大，增加了手機的厚度和重量。


　　3、光圈


　　光圈的大小影響了單位時(shí)間內攝像頭的光線(xiàn)通過(guò)量，所以大光圈越大的攝像頭在同一時(shí)間內進(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)際測試，拍照能力卻得到了提升。當然，大光圈也有弊端，比如邊緣畫(huà)質(zhì)難以控制等，當然影響比較小的。


　　4、ISP


　　所謂的ISP，就是圖像信號處理單元芯片，可以稱(chēng)之為“相機CPU”。在自動(dòng)對焦，過(guò)濾圖像中的雜訊，人臉識別和自動(dòng)場(chǎng)景識別等多個(gè)功能當中，都離不開(kāi)ISP發(fā)揮作用。目前大多數手機都是采用了集成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，獨立顯卡顯然更好，手機亦是如此，獨立的ISP芯片顯然比集成ISP處理能力更優(yōu)秀。并且一般的獨立ISP芯片都是手機商向ISP提供商定制的，所以與相機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旗艦手機搭載的都是索尼IMX298攝像頭模塊，但實(shí)際拍攝中，各家手機都是有很大差距的，因此軟件優(yōu)化對于手機成像能力也是非常重要的部分。