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手机摄像产业趋势 多摄/TOF/高倍变焦或成风口

导读: 市场的激烈竞争,使得手机厂商自然不会放过每一次技术革新带来的巨变。随之而来,作为产业上游——手机摄像产业又会面临怎么样的洗牌和迭代故事?

从第一台带有摄像头的手机诞生开始,短短的十几年内手机摄像技术得到了质的飞跃。防抖、暗光高清、HDR已成手机标配,随着智能双摄、智能场景拍摄等AI拍照功能加入,使得手机摄像技术的对标也直指单反。市场的激烈竞争,使得手机厂商自然不会放过每一次技术革新带来的巨变。随之而来,作为产业上游——手机摄像产业又会面临怎么样的洗牌和迭代故事?

2009-2012单摄像素的追求与3D内容双摄的尝试

早期单摄像头手机时代,手机在拍照方面还是以单纯的提高图像分辨率为主,在普通大众眼里,“手机像素越高,拍照效果越好”,手机图像传感器的分辨率从早期的30万像素一路飙升到千万像素以上,手机拍照也就逐渐取代了卡片相机,这一阶段随着2012年Nokia 推出高达4100万像素808 PureView手机而达到高潮。

由于手机本身追求轻薄化的外观,硬件的限制导致单纯提高分辨率并不能够有效提升拍摄质量,因为两千万的像素已经接近手机图像传感器成像的极限,故当前手机拍摄都锁定在800-2000万像素之间。

2011年,3D概念非常流行,比如3D电影、3D电视,当时在手机领域大红大紫的HTC想成为第一个吃螃蟹的厂商,推出了3D手机HTC EVO 3D,后置500万+500万像素彩色相机,主要用来拍摄3D照片和3D视频,实现裸眼3D效果。LG、夏普也随之推出类似功能。不过,由于当时的3D效果差强人意,并且实用性较差,3D视频分享也不方便,这类手机尝试也随着3D热潮退去。

回头看,全球第一款真正意义的双摄手机应该是铂顿(大观5),这是由酷派在2014年8月推出的。 该手机后置RGB+RGB双摄,拍摄人物主体锐利突出,背景虚化效果自然,该RGB+RGB双摄方案得到了用户和市场的认可,成为后来RGB+RGB的双摄主流方案。另外,华为在那个年代,也开始在双摄方面布局,不过华为早期尝试的是另一种称之为“拼接双摄”的技术方案。2014年12月,华为推出了其第一款双摄手机荣耀6 Plus,后置800万+800万像素RGB+RGB配置。这款双摄手机主打的是低像素合成高像素,也就是两个800万像素镜头拼接合成一张1300万像素照片,所以称之为“拼接双摄”。不过因为成像效果落后于同时代手机,且背景虚化时前景物体边缘过度不自然,市场反应平平,因此华为也选择了淡化这款手机,不再推出其下一代产品。

手机摄像产业趋势 多摄/TOF/高倍变焦或成风口

2015年8月,奇酷360推出 RGB+Mono旗舰版双摄手机,也是全球首款采用RGB+Mono组合的手机。由于暗光成像效果出色,该双摄组合后来也成为主流的双摄配置,为后来该方案大规模普及奠定了基础。 随后,2016年4月华为也发布了采用RGB+Mono方案的双摄手机P9。这款手机与徕卡合作开发,无论是光学水准、品控、镜头模组的打磨,还是后期软件算法的调校都比较出色,能够实现大光圈、黑白相片、徕卡德味的照片效果。市场反响不错,因此之后华为大部分旗舰手机都选择了RGB+Mono的双摄配置。

安卓厂商的创新也进一步刺激了苹果公司,2016年9月苹果推出广角+长焦(wide+tele)的iPhone 7 plus,该组合的目的是实现光学变焦。这其实是一种非常朴素的变焦思路:用两个焦距不同的摄像头搭配,宽视角的广角镜头可以“看”的很广,但是“看”不清远处的物体,而窄视角的长焦镜头虽然“看”的范围不大,但是“看”的更远更清晰。广角和长焦镜头组合搭配,在拍照时通过镜头切换和融合算法就能实现相对平滑的光学变焦。高像素的长焦镜头能保证广角镜头因变焦而损失的图像信息远低于单摄像头的数字变焦(假变焦),从而得到较好的光学变焦体验。此次iPhone 7 Plus的双摄像头升级是iPhone问世以来在摄像头方面最大的一次改变。

算法公司与模组厂商是成就双摄的主要功臣

算法公司对双摄的发展起了非常大的促进作用,对行业起到最大作用是Linx、ArcSoft虹软、Altek这三家公司。Linx因被苹果公司收购而出名,苹果双摄基本采用该公司的软硬件方案。ArcSoft虹软则是2014年酷派RGB+RGB与2015年奇酷的RGB+MONO的背后双摄算法提供方,当前各安卓手机的Wide+Tele方案主要也是该公司提供的解决方案, Altek则主要是早期给华为提供双摄模组以及算法的供应商。

双摄模组厂商主要有三星电机(SEMCO)、LG Innotek、舜宇(Sunny)、欧菲光(O-Film)、丘钛(Q-Tech)、信利(Truly)、光宝(Liteon)。早期双摄市场不明朗的时候,观望徘徊是双摄市场的主流,很多安卓手机厂商密切关注苹果在双摄方面的动向。保守的策略虽然暂时是安全的,但是也会错失行业的历史性机遇。这方面比较有进取心和定力的是大陆老牌模组厂舜宇光学(Sunny Optical),率先在双摄模组研发方面发力。依靠深厚的技术积淀,舜宇在2015年自研成功了AA设备,为2017年双摄爆发积蓄好了技术和经验,最早在双摄模组领域站稳了脚跟,目前舜宇是大陆双摄产业链中最受益的模组厂商。

手机摄像产业趋势 多摄/TOF/高倍变焦或成风口

单摄像头手机时代,算法供应商与模组厂之间是独立运作,不需要交流,厂商直接采购镜头,算法公司则直接在手机生产尾期进入调试成像效果,算法供应商在产业链中的话语权并不高。而在手机双摄时代,手机产业链格局发生很大变化,算法供应商开始扮演重要的角色。这是因为手机双摄软硬件技术门槛都很高,首先需要模组厂制造出高精度高一致性的双摄模组,和单摄相比制造难度成指数级上升,但是世界上没有两片完全相同的叶子,套用在双摄模组上也同样适用,由于制造工艺的误差,两颗摄像头不可避免会在镜头参数和组装精度有所不同,这就需要算法供应商的相机标定算法对误差进行测量并后期修正。

在双摄算法中,相机标定可以解决两个相机生产过程中由于制造误差产生的光轴不平行问题,同时校正由于广角镜头造成的图像畸变,是双摄算法的基石。双摄模组标定的几个关键评价点是:1、标定精度高,这是双摄算法基础;2、标定速度快,对出货量极大的手机来说时间就是金钱;3、标定方案简单易用、可以快速部署;4、标定图案物体尺寸小,方便工作站使用;5、标定方案鲁棒性强,具有良好的容错性,即使出现的偏差也不会对结果有大影响;6、兼容性强,适用于多种双摄组合,可以重复利用。

手机摄像产业趋势 多摄/TOF/高倍变焦或成风口

双摄模组一般分为共支架和共基板两种,其中共支架方案组装精度更高,而共基板的方案组装精度低一些,成本也相对低。不过随着模组厂组装工艺的不断改良和提升,两种方案的精度差别逐渐缩小。此外,最近还有一种“无支架”的概念,所谓“无支架”并不是没有支架,其本质就是绕开模组厂的封装和标定,手机厂商把两颗单独的镜头直接放置在手机上。这种方式虽然看似节省了部分模组封装的成本,但存在一定的隐患,其一,手机在售后维修过程中,两颗相机很可能发生移动,如果没有专业的人员和特有的标定工具进行重新校准,很可能会极大的影响双摄成像效果,所以手机厂商必须要引进专业的维护人员及新的设备,这无疑增加了售后流程的复杂度和投入成本。其二,即便平时使用过程常见的摔碰、拆机等情况,无支架方案也比主流双摄方案的手机更容易出现镜头错位的情况,影响消费者的使用体验,所以,目前这种无支架方案还仅仅在对成本敏感的部分低端机上使用。无支架方案的产生,主要出于手机厂商对成本的考量,虽然各主流算法公司都有在跟进,但前景如何还需市场进一步考验。

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