背照式鏡頭+全幅對焦 手機(jī)拍照全解析

　　2000年11月，夏普聯(lián)合日本當(dāng)時(shí)第三大移動(dòng)運(yùn)營商J-photo推出了全球第一款拍照手機(jī)，像素僅為11萬。這部具有劃時(shí)代意義的手機(jī)誕生以來，手機(jī)攝像頭的像素以很快的速度上漲，從最初的10萬像素到30萬像素、100萬像素、200萬像素、300萬像素，再到現(xiàn)在流行的500萬、800萬、1000萬像素，手機(jī)拍照鏡頭呈現(xiàn)出一種跳躍式的發(fā)展趨勢。

　　09年6月，三星推出了全球首款1200萬像素手機(jī)M8910（Pixon 12），采用1200萬像素CMOS圖像傳感器以及28mm廣角鏡頭，提供了足以媲美數(shù)碼相機(jī)的人臉對焦、微笑拍攝、9連拍、物體追蹤等多項(xiàng)功能，諾基亞在去年也推出了主打拍照功能的N8手機(jī)，同樣擁有著令人驚嘆的1/1.83英寸的1200萬像素CMOS傳感器、卡爾蔡司認(rèn)證28mm廣角鏡頭，大有將時(shí)尚卡片DC取而代之的勁頭。

　　2010年，蘋果iPhone 4的出現(xiàn)帶給我們一個(gè)新名詞——背照式CMOS傳感器，雖然在iPhone 4發(fā)布后，我們?yōu)榇蠹以敿?xì)解析其拍照功能，但還有很多手機(jī)用戶對手機(jī)的拍照硬件及功能不甚了解，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重誤區(qū)，今天，筆者就把手機(jī)拍照相關(guān)的專業(yè)知識，通過簡單易懂的語言告訴大家，什么才是好的拍照手機(jī)，什么樣的鏡頭與傳感器最適合于手機(jī)使用。Let's go！

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正視手機(jī)拍照，它只用來取代DC

　　別以為拍照就一定得用相機(jī),如果你還認(rèn)為手機(jī)拍照只是個(gè)“玩意兒”、那就離時(shí)代潮流又遠(yuǎn)了一步.實(shí)際上目前主流手機(jī)的拍攝功能已經(jīng)不輸給一款普通的便攜式DC,至少將照片上傳到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，不會有人說你“hi，哥們，你這照片使用手機(jī)拍的吧，看這渣畫質(zhì)”。

“嘿，諾基亞，你的N8拍攝效果以及可以干掉卡片了！”

　　因?yàn)槭謾C(jī)照相的定位就是入門級卡片DC的替代者，為廣大的人民群眾提供一個(gè)良好的簡便操作，有一定的成像效果的移動(dòng)拍照替代品。但是，目前的拍照手機(jī)與DC相比還是有一定差距的，主要原因是手機(jī)擁有體積上的限制，不可能安裝更大的相機(jī)模組，這決定了手機(jī)拍出的相片不會有太過出色的畫質(zhì)，但是，除了在光學(xué)防抖，光學(xué)變焦等少數(shù)方面，手機(jī)拍照基本可以滿足。

蘋果iPhone 4和索尼愛立信MT15i能取代卡片機(jī)嗎？

嘿，哥們，沒人在乎你用什么拍照

　　為什么？目前手機(jī)拍照和一般的卡片DC比也是有差距的，這一點(diǎn)毋庸置疑，但問題是，這個(gè)差距不是很大。我們大部分人拍照以后，多是放在網(wǎng)上相冊里，也有人沖洗成照片，但是放大到100%看噪點(diǎn)的，或者對比色彩還原的，除了像筆者這樣的評測編輯，或許真的沒有幾個(gè)人會這么干。

樣張100%放大對比，有多少人會干這樣的蠢事

　　而且，目前手機(jī)拍照功能發(fā)展至今，各種拍照技術(shù)革新已經(jīng)縮短了手機(jī)與DC的差距，畫質(zhì)也足以滿足我們的日常需求，但是，不同的手機(jī)由于定位不一樣，在配備拍照組件的時(shí)候會考慮到成本的問題，所以會采用不同的拍照元件，造成手機(jī)拍照水平的參差不齊，那么，影響手機(jī)拍照質(zhì)量的因素是什么？

你能看出來這是手機(jī)拍攝的嗎？

手機(jī)拍照成像質(zhì)量與什么有關(guān)？

　　說起成像質(zhì)量，我們需要先了解手機(jī)相機(jī)的結(jié)構(gòu)，手機(jī)相機(jī)包含了很多微小的元器件，構(gòu)成要素包括傳感器、鏡頭、鏡頭支架、軟硬板等，其中，傳感器和鏡頭對成像效果影響是最大的。

　　傳感器決定了像素的多少，像素的多少又決定能成像的大小。如果像素在一個(gè)級別，成像質(zhì)量就取決于傳感器材質(zhì)尺寸和鏡頭質(zhì)量。這兩者又是如何影響成像質(zhì)量的呢？

手機(jī)鏡頭組件非常之精密

圖像傳感器類型與尺寸決定畫質(zhì)

　　傳感器尺寸是影響感光元件成像效果的一個(gè)關(guān)鍵因素。手機(jī)上的傳感器與老式相機(jī)中的膠卷功能相似，市面上手機(jī)使用的主流相機(jī)傳感器有兩種類型，CCD和CMOS，受制于多種因素，目前手機(jī)使用的傳感器多為CMOS。

　　CCD/CMOS傳感器的尺寸很大程度上決定了相片的成像質(zhì)量，傳感器尺寸越大，感光面積越大，成像效果越好。一般情況下，500萬像素的背照式CMOS要比800萬像素傳統(tǒng)CMOS的拍照效果好。

傳感器尺寸決定了成像質(zhì)量

手機(jī)鏡頭組件對成像質(zhì)量影響不大

　　相比來說，鏡頭對成像效果的影響力就沒有傳感器這么大了。鏡頭獲取光線并且投射到傳感器上，看似是最重要的部分，實(shí)際上對于手機(jī)不怎么重要，也可以說影響不大，因?yàn)樵俸玫溺R頭對于手機(jī)都沒有太大的意義。

手機(jī)廠商不會把詳細(xì)鏡頭參數(shù)告訴我們

　　手機(jī)鏡頭尺寸不可能做到多大，這就注定鏡頭一定是軟肋，不是加一個(gè)認(rèn)證就能解決問題的。使用小尺寸鏡頭，焦距和光圈都只能悲劇，這也是為什么一般拍照手機(jī)不把這些數(shù)據(jù)提供給客戶的原因，因?yàn)閷?shí)在是拿不出手。

　　在了解了手機(jī)拍照效果與傳感器關(guān)系最密切之后，我們還應(yīng)該了解目前最新的圖像傳感技術(shù)，在手機(jī)上，背照式CMOS和全副對焦模塊成為最熱門的兩種圖像傳感技術(shù)，下面我們分別介紹。

背照式CMOS感光器是索尼技術(shù)的產(chǎn)物

　　背照式CMOS感光器是索尼技術(shù)的產(chǎn)物，正式因?yàn)樵摷夹g(shù)，使得索尼在專業(yè)攝像機(jī)領(lǐng)域處于絕對領(lǐng)先的位置。隨著人們對拍照的高畫質(zhì)需求，索尼將該技術(shù)進(jìn)入到消費(fèi)級數(shù)碼相機(jī)中。

背照式傳感器從索尼開始

　　索尼公司在08年6月發(fā)布了相機(jī)用的背照式CMOS傳感器，并冠以Exmor R名稱。隨后有多家廠商采用了該類型傳感器，而iPhone 4則是首款采用背照式傳感器的手機(jī)產(chǎn)品，不過它使用的是OmniVision公司的元器件。近期發(fā)布的索尼愛立信MT15i、LT15i使用的是索尼Exmor R背照式傳感器，顯得更加“名正言順”。

背照式CMOS感光器未來發(fā)展趨勢可觀

iSuppli預(yù)測背照式傳感器未來發(fā)展趨勢可觀

　　根據(jù)iSuppli（全球領(lǐng)先的針對電子制造領(lǐng)域的市場研究公司）的預(yù)估，未來4年背照式感光元件的市場規(guī)模將明顯擴(kuò)張達(dá)近10倍，出貨量上升到3億組。到2014年，iSuppli預(yù)計(jì)將有75%的中高端智能手機(jī)采用背照式感光元件，2010年此應(yīng)用比例預(yù)計(jì)也不過只有14%左右。

Exmor CMOS影像傳感器

　　三星電子則在去年9月初宣布推出背照式CMOS傳感器。由此可見，背照式CMOS傳感器發(fā)展前景非常明朗。背照式CMOS傳感器究竟有什么魅力？與傳統(tǒng)CMOS傳感器相比有什么優(yōu)勢呢？

背照式CMOS傳感器有什么魅力？

　　那么背照式CMOS傳感器與傳統(tǒng)CMOS傳感器有什么不同的呢？背照式CMOS傳感器最大的改變就是優(yōu)化了元件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，將影像傳感器上層的部分往下移動(dòng)，將彩色濾光片與鏡頭放置于CMOS感光元件的后面。

背照式CMOS傳感器元件

　　這樣一來影像傳感器從背后收集光，有別于傳統(tǒng)從前面收集光的模式。這可增加每單位面積的敏感度、改進(jìn)亮度的效率與降低光學(xué)反應(yīng)不一致性的問題，并解決CMOS影像傳感器在像素尺寸縮小時(shí)常見的低光源感光度問題。改變感光層的方向，使光線可以通過背面直射進(jìn)去，背照式感光器也因此得名。

背照式CMOS傳感器工作原理圖

　　背照式感光元件是革新既有CMOS影像傳感器的技術(shù)之一，主要是改善低亮度環(huán)境下的影像噪聲。背照結(jié)構(gòu)的CMOS感光器避免了傳統(tǒng)CMOS鏡頭光線會受到微透鏡和光電二極管之間的電路和晶體管的影響，從而明顯提高感光器的感光性能，可以輕松完成低光照條件下圖像視頻拍攝功能，這也是為什么iPhone 4在低照度環(huán)境下能拍出比其他采用傳統(tǒng)傳感器的手機(jī)更銳利更清晰的照片。

　　同時(shí)更寬廣的角度可以使鏡頭的厚度變薄，也讓照相模塊變得更薄，因此能夠適用于講究輕薄尺寸的智能型手機(jī)。

折中的全副對焦（EDoF）技術(shù)閃現(xiàn)

　　諾基亞新年來新推的多款機(jī)型C6、C7、E7等均采用不能對焦的拍照模塊，很多用戶對此嗤之以鼻，認(rèn)為他們采用的是廉價(jià)的定焦相機(jī)模塊。如果你真的這么想，那你就大錯(cuò)特錯(cuò)了，因?yàn)樗鼈儾捎玫氖侵Z基亞的全新拍照技術(shù)——全焦相機(jī)模塊（EDoF）。

N73、N86、N97和C7的拍照組件尺寸對比（從左至右）

　　定焦相機(jī)模塊沒有移動(dòng)組件，它們所采用的鏡頭非常簡單而且價(jià)格較低。這是產(chǎn)生誤解的重要因素，然而，定焦相機(jī)模塊和諾基亞全焦相機(jī)模塊之間唯一的相似點(diǎn)便是它們都不含移動(dòng)鏡頭元件。除此以外，再無任何其它相似之處。

諾基亞C7便采用了全副對焦（EDoF）技術(shù)

　　市場越來越需要體積更小的相機(jī)模塊。隨著移動(dòng)設(shè)備內(nèi)所集成的組件越來越多，每個(gè)組件的體積都需要大幅縮小，在并不主打拍照功能的手機(jī)上，自動(dòng)對焦相機(jī)模塊處于非常糾結(jié)的境地。諾基亞必須開發(fā)出與當(dāng)時(shí)的自動(dòng)對焦相機(jī)模塊相比速度更快、爭議更少、體積更小的相機(jī)模塊，全焦相機(jī)模塊應(yīng)運(yùn)而生。

全焦相機(jī)模塊的獨(dú)特優(yōu)勢

　　相比于自動(dòng)對焦相機(jī)模塊，全焦相機(jī)模塊有什么優(yōu)勢？與傳統(tǒng)的定焦相機(jī)模塊又有什么不同呢？以下為全焦相機(jī)模塊的獨(dú)特優(yōu)勢：

諾基亞C7的拍照組件

　　（1）借助諾基亞全焦相機(jī)模塊，您可以輕松抓拍精彩瞬間，無論光照條件或拍攝對象在畫面中的位置如何，只要圖像或視頻中的對象在距離鏡頭50厘米以外，都不用擔(dān)心它會落在焦距之外。

各種對焦方式優(yōu)劣勢對比

　?。?）沒有等待自動(dòng)對焦所造成的拍攝時(shí)滯。雖然諾基亞N8相機(jī)模塊的自動(dòng)對焦速度是所有手機(jī)中最高，平均只需耗時(shí)350毫秒，但延遲仍然還是存在的。

諾基亞C7拍照樣張，似乎近處的綠葉和遠(yuǎn)處的遠(yuǎn)處的黃樹葉都在焦距范圍內(nèi)
這便是諾基亞全焦技術(shù)的“小把戲”

　?。?）不論是拍照還是拍攝視頻，只要景物距離鏡頭50厘米以外，就能被全部保持在焦距上。事實(shí)上，這便是“全焦相機(jī)模塊”一名的來源。傳統(tǒng)手機(jī)相機(jī)模塊的景深比全焦相機(jī)模塊要淺，因此遠(yuǎn)方的景物會模糊不清。當(dāng)然，經(jīng)驗(yàn)更豐富的攝影師可能更喜歡使用淺景深效果拍攝出的畫面。但是，經(jīng)驗(yàn)較少的用戶會感覺“所有景物全部在焦點(diǎn)范圍內(nèi)”的畫面很美，他們是主流。

　?。?）更薄的相機(jī)模塊——有助實(shí)現(xiàn)更纖巧的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

　　采用全焦技術(shù)的手機(jī)能夠讓50cm至無限遠(yuǎn)范圍的物體保持清晰。全焦技術(shù)在拍攝過程中對手的抖動(dòng)沒有自動(dòng)對焦那么敏感，不太擅長拍照的手機(jī)用戶往往能通過全焦技術(shù)獲得能更好的效果。全焦技術(shù)不需要復(fù)雜的自動(dòng)對焦機(jī)制，節(jié)省了有限的機(jī)身空間，讓你的手機(jī)更薄，對于不以拍照為主打功能的手機(jī)來說不失為好的選擇。

寫在最后：作者自遣以及總結(jié)中心思想

　　至此，手機(jī)拍照相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)解析完畢，在創(chuàng)作過程中，我一直告訴我自己，要用簡單易懂的語言解釋這些專業(yè)術(shù)語，但是現(xiàn)在看來，這篇文章依然非?？菰?，至少在我看來是這樣的，但是相比于白皮書中的條條框框來說，這樣已經(jīng)好很多了。讀者們通過本文可以重新認(rèn)識手機(jī)拍照功能，而我的創(chuàng)作目的也已經(jīng)達(dá)到了。

拒絕成為專業(yè)知識“白皮書”

　　在創(chuàng)作之前以及創(chuàng)作時(shí)，我通過查閱大量的相關(guān)資料，力爭將文章做的更加專業(yè)與精確，但是對于某些概念依然有些模糊，甚至在創(chuàng)作完成后，我還是通過各方途徑去求證，如果讀者發(fā)現(xiàn)文章有“小蟲子”，或者對某些概念不理解，都可以通過留言板告訴我。

手機(jī)取代卡片機(jī)的時(shí)代還遠(yuǎn)嗎？

　　最后，簡短幾句話概述本文中心思想（我貌似穿越到了小學(xué)時(shí)代）。手機(jī)的拍照功能目前已經(jīng)非常成熟，它的作用就是取代卡片機(jī)，不要拿它與專業(yè)單反相機(jī)比畫質(zhì)；目前手機(jī)相機(jī)像素已經(jīng)不是畫質(zhì)的決定性因素，傳感器尺寸以及傳感器類型很關(guān)鍵；背照式CMOS傳感和全副對焦（EDoF）已經(jīng)成為最流行的手機(jī)拍照技術(shù)。

2010年拍照手機(jī)橫向評測（點(diǎn)擊圖片查看）

　　考慮到文章篇幅，本文刪節(jié)了大量相機(jī)傳感器的內(nèi)容，在近期筆者會將這部分內(nèi)容整理出來，帶來另外一篇手機(jī)拍照技術(shù)解析文章《傳感器很關(guān)鍵 手機(jī)拍照成像效果技術(shù)揭秘》，通過此文我們可以了解到目前傳感器工作原理，流行的傳感器解析，以及各傳感器優(yōu)劣勢對比等內(nèi)容，敬請關(guān)注。

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