太极生两仪 手机摄像头的未来进化

　　1300 万像素、F2.2 光圈、背照式感光元件、6P 镜头外加光学防抖，ISOCELL，Focus Pixel、相位对焦、PureView——无可否认，智能手机的后置摄像头这么多年一直技术狂飙，已经令它愈加完美。

　　而这也为智能手机厂商提出了更高的技术挑战：如何才能令下一代智能手机产品的拍照体验，再一次让用户感到惊艳？毕竟因为手机物理体积的限制，摄像头 的 CMOS 与镜头的体积很难再增加，换言之，进光量以及 CMOS 的单个像素点的面积也都很难增加，在这样的情况下，再盲目提高像素，反而会令单像素点的面积减少，感光能力变差，导致成像质量下降。

　　因此手机摄像头成像质量的提高，关键点在于提高 CMOS 的感光性能。而这一点则和镜头的进光量与 CMOS 的单个像素点的面积有关(面积越大，感光越好)。也因为手机镜头的面积很难扩大的关系，所以手机厂商们绞尽脑汁，在拼命提高 CMOS 的光学利用率，所以才会采用背照式传感器(因为这项技术“将金属布线做到了光电二极管的背面，光线可不受阻碍的全部照射到光电二极管的受光面上”)。

　　知乎用户苎苧比较了 iPhone 各代手机、单反相机、其它手机的像素点大小，现整理如下：

• iPhone 6/6 Plus 1/3″、尺寸是 4.8 × 3.6 mm，3264×2488 px，像素大小是 1.47 μm；
• Nokia 808，1/1.2″，尺寸是10.8 × 7.5 mm，7712 x 5360 px，像素大小 1.4μm。
• Galaxy S5，1/2.6″，尺寸是5.27 × 3.96 mm，5312 × 2988 px，像素大小 1.0μm。
• Lumia1020，1/1.5″，尺寸是8.8 x 6.6 mm，7712 x 5360 px，像素大小是1.14μm。
• SONY Z1/Z2/Z3，1/2.3″ ，尺寸是6.16 x 4.62 mm，5248 x 3936 px，像素大小是1.17μm。

　　然而，也有一个矛盾，那就是像素点面积越高而 CMOS 尺寸不增加的情况下，它的像素数就会降低——并不是一味增加像素点的大小就好，如 HTC 的 UltraPixels 技术，像素点是大了，但也牺牲了画面的细节，被人评价为“顾此失彼”。因此，总的来说，手机摄像头的成像困境在：

　　在尽量不增加摄像头体积的情况下，维持一个较高的像素下，尽量保证像素点的面积，以及提高镜头的光学利用率。

　　如何走出这个困境？

　　2014 年年初，试图在令手机成像质量媲美单反的以色列初创团队 Corephotonics 在 MWC 上展示了自己的双摄像头技术，是一个有趣的解决方案。此前也曾经谣传苹果会采用该公司的技术，为下一代 iPhone 配备双摄像头——这可以提高 iPhone 摄像头的像素，另外也不会牺牲画面质量。

　　每个摄像头像素都为 800 万，每个摄像头拥有独立的光学模组，一个用于广角、一个用于长焦，可实现无损光学变焦的效果。在拍下了照片之后，Corephotonics 的技术会比较两颗摄像头的成像，而将成像知道较好的像素挑出来，再合成一张 1300 万像素的照片。

　　现在高通已经与 Corephotonics 合作，为智能手机厂商提供双摄像头的技术解决方案。此前高通举办的会议上，鲍山泉透露，Corephotonics 为高通提供双摄像头部分和部分算法，而高通则提供后处理的硬件盲儿部分算法。他还解释了双摄像头的工作原理：

　　工作原理是两个摄像头同时输入视频流，处理器会进行对比，看什么时候该切换镜头。近的时候用短焦镜头，远的时候用长焦镜头。

　　目前来说，具备双后置摄像头的手机有 HTC One M8、最近华为发布的荣耀 6 Plus，此外传闻华硕的新机型也会配备双摄像头。

　　HTC One M8 除了配备一个 UltraPixels 摄像头外，还增加了一个摄像头，用于捕捉景深的信息，实现先拍照后对焦的 UFocus 功能。

　　荣耀 6 Plus，则配备了两个 800 万像素的平行摄像头，实际上是两个独立模块，光圈和焦距都各不相同，在拍近景与远景时，会分别调用不同摄像头的能力，令画面更加干净，另外在夜拍模式下， 一个摄像头进行长爆光，另外一个摄像头 1/15 秒短爆光，令夜景照片质量更高。同时，也可以模拟景深等信息，令照片的玩法更加丰富。

　　可以看出华为的双摄像头方案与 Corephotonics 的技术十分相似。而综合荣耀 6 Plus 的上手评价来看，该手机的成像质量不错，但一旦镜头换对准远处的物体，拍照时需要一定的等待时间。此外，荣耀 6 Plus 的成像质量虽然高了，但物体的边缘处理还不够好。

　　不管如何，对于手机摄像头的进化来说，除了拼命提高 CMOS 传感器的性能外，或许多个摄像头即时合成画面会是另外一个有趣的方向。至少，手机厂商们可以用较低的成本来提升像素，以及改进画质了。