傳感器很關(guān)鍵 手機(jī)拍照成像技術(shù)大揭秘

　　前段時(shí)間筆者為大家?guī)?lái)了一個(gè)手機(jī)拍照技術(shù)的解析類文章，在文章的末尾拋出了一個(gè)問(wèn)題——手機(jī)拍照質(zhì)量到底與什么有關(guān)？相信很多手機(jī)玩家們非常關(guān)心這個(gè)問(wèn)題，今天，筆者就從各個(gè)方面，詳細(xì)為大家解密手機(jī)拍照成像質(zhì)量技術(shù)。

先來(lái)了解手機(jī)相機(jī)組件的結(jié)構(gòu)

　　在解析手機(jī)拍照成像質(zhì)量之前，我們需要先了解手機(jī)相機(jī)的結(jié)構(gòu)。相機(jī)拍照組件的構(gòu)成非常復(fù)雜，手機(jī)上的拍照組件更是精密，甚至需要用顯微鏡進(jìn)行分析。其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，由于現(xiàn)在手機(jī)要求輕薄短小，在加入相機(jī)功能之后，在已經(jīng)非常狹小的空間中塞入相機(jī)模組，不僅考驗(yàn)零組件廠商，更是考驗(yàn)手機(jī)廠商，相機(jī)的成像質(zhì)量與每一個(gè)拍照組件有關(guān)。

　　在說(shuō)起手機(jī)的拍照功能時(shí)，相信大多數(shù)人會(huì)說(shuō)出像素是300萬(wàn)或者500萬(wàn)，承認(rèn)，像素是拍照手機(jī)非常重要的指標(biāo)，但是它不是衡量一款拍照手機(jī)好壞的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。

手機(jī)鏡頭組件非常之精密

　　手機(jī)上的傳感器與老式相機(jī)中的膠卷功能相似，它可以將光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)壓縮以后由手機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器保存。

Exmor CMOS影像傳感器

　　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，一個(gè)像素就是一個(gè)CMY三原色色彩點(diǎn)陣，一幅圖像是由很多這樣的點(diǎn)陣組成的，它和清晰度是有關(guān)系，但是對(duì)于現(xiàn)在像素越來(lái)越高的手機(jī)來(lái)說(shuō)，清晰度還要取決于你觀看的介質(zhì)。

你相信這是用手機(jī)拍的嗎？（機(jī)型：諾基亞N8）

　　例如，200萬(wàn)像素的照片和320萬(wàn)像素的照片打印在3.6寸大小的照片紙上其給人的視覺(jué)清晰程度可以說(shuō)是一模一樣的，說(shuō)的更簡(jiǎn)單些就是像素越高，拍出的圖片就能被放得越大，而且不至于失真。

成像質(zhì)量取決于用什么傳感器

　　如果像素在一個(gè)級(jí)別，成像質(zhì)量就取決于傳感器和鏡頭質(zhì)量，甚至與RAW（CMOS 得到的原始數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)換為JPG計(jì)算的計(jì)算過(guò)程有關(guān)。

　　目前，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，在后面我會(huì)為大家講解CCD和CMOS優(yōu)劣勢(shì)，以及手機(jī)選用什么樣的傳感器更為合適。

傳感器尺寸很重要

傳感器尺寸決定了成像質(zhì)量

　　CCD/CMOS傳感器的尺寸很大程度上影響了相片的成像質(zhì)量，傳感器尺寸越大，感光面積越大，成像效果越好。單反相機(jī)中的傳感器尺寸要比卡片機(jī)大很多，佳能EOS 1Ds系列和尼康FX系列的傳感器尺寸為36mm×24mm，達(dá)到了35mm膠卷的成像面積，稱之為全畫(huà)幅相機(jī)，當(dāng)然成像質(zhì)量更好。一般情況下，500萬(wàn)像素的背照式CMOS要比800萬(wàn)像素傳統(tǒng)CMOS的拍照效果好。

手機(jī)上的背照式CMOS傳感器

手機(jī)上的傳感器異常糾結(jié)

　　但是，大尺寸的傳感器需要更多的空間裝配，在手機(jī)這樣“稀土如金”的設(shè)備上，還是不要奢望擁有太大傳感器。諾基亞N8采用的傳感器尺寸為1/1.83英寸，成為目前傳感器尺寸最大的手機(jī)之一。

諾基亞N8的拍照鏡頭

　　同時(shí)，筆者要在這里糾正一點(diǎn)，不是像素點(diǎn)越高越好，相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件好事，但這也會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。除非在維持單個(gè)像素面積不減小，增大CCD/CMOS的總面積的前提下，這在手機(jī)上是不敢想象的。

鏡頭組件對(duì)成像質(zhì)量的影響并不明顯

　　拍照鏡頭組件的質(zhì)量與傳感器的成像質(zhì)量有很大關(guān)系，在數(shù)碼相機(jī)上可以這么說(shuō)，在手機(jī)上就不是這樣了。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(duì)于手機(jī)不怎么重要，也可以說(shuō)影響不大，因?yàn)樵俸玫溺R頭對(duì)于手機(jī)都沒(méi)有太大的意義，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(wèn)題的。

手機(jī)廠商不會(huì)把詳細(xì)鏡頭參數(shù)告訴我們

　　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。手機(jī)是不可能裝載高質(zhì)量鏡頭的。數(shù)碼相機(jī)隨便一個(gè)鏡頭都比手機(jī)的大，如果鏡頭很小也能獲得很高的質(zhì)量成像效果，那數(shù)碼相機(jī)還有必要配備這么大的鏡頭嗎？事實(shí)上，手機(jī)裝配的大都是最簡(jiǎn)易的定焦鏡頭，或者是數(shù)碼變焦鏡頭（非光學(xué)變焦），手機(jī)跟手機(jī)之間鏡頭對(duì)拍照質(zhì)量的影響并沒(méi)有我們想象的那么大。

　　通過(guò)前面的解析我們已經(jīng)知道，一款手機(jī)能否拍攝出出色的相片，關(guān)鍵在于傳感器的質(zhì)量，這包括傳感器的類型與尺寸。我們也已經(jīng)知道，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，只有極少數(shù)的手機(jī)采用了CCD材質(zhì)傳感器。那么，到底CCD和CMOS各有什么特點(diǎn)呢？誰(shuí)的表現(xiàn)更好，誰(shuí)又更適合與手機(jī)搭配使用呢？下面我們一起來(lái)解密。

什么是CCD？

　　CCD是電荷耦合組件（Charge Coupled Device）的簡(jiǎn)稱，它內(nèi)部的半導(dǎo)體材料能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)壓縮以后保存起來(lái)就變成我們存儲(chǔ)卡中的照片了，中間的過(guò)程非常復(fù)雜，在這里我們不再詳解。

CCD感光元件

　　CCD就像傳統(tǒng)相機(jī)的底片一樣的感光系統(tǒng)，是感應(yīng)光線的電路裝置，你可以將它想象成一顆顆微小的感應(yīng)粒子，鋪滿在光學(xué)鏡頭后方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過(guò)、投射到CCD表面產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲(chǔ)存起來(lái)。CCD像素?cái)?shù)目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會(huì)越清晰。

什么是CMOS？

CMOS感光元件

　　CMOS則是附加金屬氧化物半導(dǎo)體組件（Complementary etal-Oxide Semiconductor）的簡(jiǎn)稱，它和CCD一樣同為在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。只是CMOS是利用硅和鍺這兩種元素所做成半導(dǎo)體，原理與CCD沒(méi)有太大的區(qū)別。那么，CCD和CMOS各有什么利弊呢？請(qǐng)翻頁(yè)查看。

CCD和CMOS各自的利與弊

　　我們可以從技術(shù)的角度來(lái)比較兩者主要存在的區(qū)別：

CCD和CMOS的技術(shù)原理圖

一、速度有所差別

　　CCD傳感器需在同步時(shí)鐘的控制下以行為單位一位一位的輸出信息，速度較慢；而CMOS傳感器采集光信號(hào)的同時(shí)就可以取出電信號(hào)，還能同時(shí)處理各單元的圖象信息，速度比CCD快很多。

二、耗電量區(qū)別對(duì)手機(jī)影像明顯

　　CCD傳感器電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大；CMOS傳感器只需使用一個(gè)電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢(shì)，對(duì)于電量本來(lái)就不足的手機(jī)來(lái)說(shuō)更具優(yōu)勢(shì)。

三、成像質(zhì)量不同

　　CCD傳感器制作技術(shù)起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟，采用PN結(jié)合二氧化硅隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對(duì)CMOS傳感器有一定優(yōu)勢(shì)。由于CMOS傳感器集成度高，光電傳感元件與電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較為嚴(yán)重，噪聲對(duì)圖象質(zhì)量影響很大。

四、在相同分辨率下，CMOS價(jià)格比CCD便宜

　　到目前為止，市面上絕大多數(shù)的消費(fèi)級(jí)別以及高端數(shù)碼相機(jī)都使用CCD作為感應(yīng)器，但是由于制造工藝復(fù)雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導(dǎo)致制造成本居高不下。而CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多手機(jī)生產(chǎn)廠商采用的都是CMOS鏡頭?，F(xiàn)在，市面上大多數(shù)手機(jī)都采用的是CMOS攝像頭，極少數(shù)也采用了CCD攝像頭。

手機(jī)選用什么傳感器最好？

　　手機(jī)上使用CMOS傳感器好還是CCD好？也許這是網(wǎng)友們最關(guān)心的問(wèn)題，如果是數(shù)碼相機(jī)的話，必須首選CCD，因?yàn)槌上褓|(zhì)量好，而如果是手機(jī)的話，選擇CMOS無(wú)疑。

　　手機(jī)必須擁有絕對(duì)小的體積，攝像頭的體積必須要控制在最小，這方面CMOS要比CCD占優(yōu)勢(shì)。對(duì)于CMOS來(lái)說(shuō)，具有便于大規(guī)模生產(chǎn)，且速度快、成本較低，對(duì)于手機(jī)來(lái)說(shuō)也是福音。另外，耗電量也是手機(jī)選用CMOS傳感器重要的因素。

蘋(píng)果iPhone 4和索尼愛(ài)立信MT15i均采用背照式CMOS傳感器

　　所以，我們?cè)谶x購(gòu)手機(jī)的時(shí)候不要一味看中CCD傳感器，其實(shí)，對(duì)于手機(jī)這樣的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，CMOS是更好的選擇，成像方面，CMOS和CCD的差距也越來(lái)越小，尤其背照式CMOS傳感器的出現(xiàn)更是縮短了兩者的差距。關(guān)于背照式CMOS傳感器我們?cè)诖饲暗摹?A href="http://digitalinnovationtoday.com/reviews/88817.html" target=_blank>背照式鏡頭+全幅對(duì)焦 手機(jī)拍照全解析》一文中有詳細(xì)解析，敬請(qǐng)查看。

版權(quán)所有，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載