以數量換質量！為啥智慧型手機的攝像頭越來越多？

有消息稱，蘋果將在2019年發布的新一代iPhone將首次引入三顆（後置）攝像頭，帶來更高倍數的光學變焦和拍攝質量。

可以預見，未來的智慧型手機將展開新一輪以數量換質量的多攝戰役。

而今天，智趣狗就和大家聊聊手機攝像頭是如何成功「脫單」的。

2000年9月，夏普帶來了首款內置11萬像素CCD攝像頭的手機——J-sh04。

至此，手機圈的攝像頭開始了從無到有，從單到多的旅程。

時至今日，前置雙攝、後置三攝已然成為了不少新品的主打賣點。

那麼，如何才能衡量一款手機拍照效果的好壞呢？

堆像素已走到盡頭

步入智慧型手機時代後，眾多手機廠商曾針對像素值進行過一番「軍備競賽」。

比如，第一代iPhone配備了固定焦距的200萬像素攝像頭、iPhone 3GS帶來了320萬像素自動對焦攝像頭，隨後智慧型手機攝像頭還逐漸經歷500萬、800萬、1200萬的進化……

直到諾基亞808 PureView和lumia 1020達到了巔峰，4100萬像素攝像頭傲視群雄，堪稱手機中的單反機。

隨著諾基亞的沒落，以Android系統為代表的手機圈卻逐漸走向了和堆像素背道而馳的道路。

2016年，很多手機都以武裝邁過2000萬像素門檻的攝像頭為榮，比如努比亞Z11 mini S的2300萬像素、錘子M1的2300萬像素、小米Note 2的2256萬像素等等。

然而，進入2017年後，眾多旗艦手機卻紛紛將主攝像頭的像素值控制在1200萬像素。

難道手機拍照比拼的不是像素值越大越好嗎？

影響拍照的三駕馬車

攝像頭像素值越高，意味著可以拍出更高解析度的照片，但也僅此而已。

對智慧型手機而言，更快的對焦速度、更好的降噪效果、更真實的色彩還原、更少的細節損失才是王道，而這些可不是依靠單純的堆像素可以實現的。

真正影響手機拍照成像效果的，還是影像傳感器、光學鏡頭和影像處理器這「三駕馬車」。

影像傳感器：即攝像頭傳感器（CMOS），比如索尼IMX519、三星ISOCELL Fast 2L3、豪威OV16880等等。

傳感器將決定攝像頭的像素值、是否支持相位對焦和全像素雙核對焦、傳感器尺寸和單像素麵積等核心參數。

傳感器越先進，意味著手機將獲得越好的拍攝潛力和資質，華為P20和魅族15系列配備的IMX380傳感器就號稱是卡片機級別的感光元件，擁有高達1.55微米的像素尺寸 。

需要注意的是，哪怕兩款手機採用了相同的傳感器型號，但廠商卻可在此基礎上搭配不同大小的光圈，添加獨立的光學防抖模塊，所以其實際的成像效果也會存在差距。

小知識：光圈的意義

對攝像頭而言，光圈大小是個非常關鍵的指標，它將決定單位時間內攝像頭的光線通過量，因此光圈越大在低亮度環境下的拍照效果就越好。

由於光圈是由鏡頭裡面的幾片極薄金屬片組成，它們的尺寸取決於手機廠商的設計需求，與CMOS傳感器關係不大。

同樣的傳感器型號，有些手機的攝像頭光圈只有F/2.0，而有些手機則可達到F/1.7，此時自然是後者可以拍出更好照片，還原暗光下的更多細節。

就目前的手機鏡頭光圈而言，三星Galaxy S9採用的F1.5和F2.4可謂是未來的發展方向，白天切換小光圈防止過曝、夜晚切換大光圈提升暗處細節。

光學鏡頭：由於光線中包含紅外線等諸多「雜光」，如果它們直接通過CMOS傳感器時會嚴重影響成像質量。

因此，完整的攝像頭模塊都需要在CMOS傳感器的前面需要加入用於濾光的玻璃，也就是所謂的「鏡頭玻璃」。

低端手機攝像頭大都配備5層塑料鏡片（5P鏡頭），而中高端手機則會將其中的某些塑料鏡片換成玻璃鏡片，更好一些的則會添加額外的藍玻璃濾光，組成所謂的6P鏡頭。

鏡頭的片數越多，光線過濾、成像失真和色彩還原效果越好，而華為之所以和徠卡聯姻，為P系列和Mate系列推出徠卡定製的鏡頭就是這駕馬車重要性的真實體現。

影像處理器：即ISP，早期高端智慧型手機多以內置獨立的第三方ISP晶片為榮。

隨著SoC內集成ISP性能越來越強，第三方ISP晶片逐漸淡出市場。

比如，聯發科Helio P60就內置三核ISP、高通驍龍660內置Spectra 160 ISP、驍龍835內置Spectra 180 ISP和驍龍845內置的Spectra 280 ISP性能就依次增強。

ISP可用於對多顆攝像頭協同拍照進行原生優化、實現更好的視頻降噪、匹配更多種自動對焦模式等等。

實際上，除了上面涉及的「三駕馬車」外，影響最終拍照效果的還受制於相機APP的實時調校和後期優化。

關於這部分內容，智趣狗未來幾天會單獨發布和AI相關的內容加以詳述。

一顆鏡頭難以為繼

隨著消費者對手機拍照性能的要求越來越高，哪怕是再高檔的三駕馬車也有力不從心的感覺。

比如，很多用戶都喜歡拍出媲美單反的背景虛化效果，但在只有一顆攝像頭時，想在圖片中「扣」出拍攝的主體並淡化背景，對成像算法的要求極為苛刻；再比如，當你想拍出遠處風景或人物，通過數碼變焦得到照片的細節卻糟糕得一塌糊塗；最後，如果傳感器規格稍差，就註定無法和採用更高端傳感器的對手抗衡。

因此，在很早以前手機廠商們就發現只靠一顆鏡頭打天下遲早將遭遇瓶頸，如果堅持「單身」就註定被對手反超。

三星Galaxy S8和其前輩就曾奉行「單挑」，依靠1200萬像素攝像頭挑戰一眾武裝雙攝的競品，並曾一度占據上風。

但隨著iPhone X、華為Mate 10等新品的上市，Galaxy S8的拍照性能就漸漸落於下風，並最終在Galaxy S9+身上「脫單」以雙攝示人。

時至今日，如果沒能武裝至少兩顆（後置）攝像頭的手機，就都不好意思位列「高端」陣營。

前置鏡頭逐漸脫單

在智慧型手機時代，前置攝像頭的發展要落後於後置攝像頭，蘋果是在iPhone 4時才首次引入30萬像素前置攝像頭，而HTC則是到G11才帶來了130萬像素前置攝像頭。

隨後，前置攝像頭開始了提高像素，以及不斷優化美顏自拍的旅行。

如今，智慧型手機的前置鏡頭則開始比拼是否支持自動對焦，以及是否武裝了第二顆景深鏡頭，藉助雙攝模塊實現硬體級別的背景虛化效果。

比如，金立S10/S11、vivo X9/S9s、華為暢享8 Plus等產品就是前置雙攝的代表，從而獲得了大光圈（前拍照後對焦）的拍照體驗，自拍時也能虛化人物以外的背景，獲得類似單反的大片效果。

後置鏡頭成功脫單

智慧型手機時代，HTC可以算是雙攝手機的開拓者。

早在2011年，HTC推出的G17就通過2顆500萬像素攝像頭（又稱3D攝像頭）獲得了直接拍攝3D照片和視頻的能力。

隨後，在2014年HTC還發布了武裝400萬像素主攝像頭+200萬像素景深攝像頭的HTC One M8，而這款產品也成為了包括OPPO R15標準版、vivo X21等一眾新品的「前輩」 。

和前面提到的前置雙攝一樣，這種「一大（主攝像頭，像素值較高）一小（景深攝像頭，像素值較低）」雙攝的最大特色就是支持硬體級的背景虛化效果。

問題來了，「一大一小」雙攝在拍照時，景深鏡頭只負責記錄遠近信息，對畫質沒有任何增益效果。

為了實現「1+1>1」的目標，在智慧型手機領域又逐漸衍生出了「黑白+彩色」、「廣角+長焦」、「智選雙攝」這三種概念。

「黑白+彩色」雙攝方案最早由奇酷360旗艦版提出，目前新品代表有華為P20、Mate 10系列、榮耀10/V10、索尼XZ2 Premium、堅果3和聯想S5等，此類產品的拍攝原理是彩色攝像頭負責強化色彩還原，黑白攝像頭則負責強化畫面細節捕捉，通過ISP和軟體算法會對兩張彩色和黑白照片進行合成，最終獲得一張色彩和細節更加優秀的照片。

「智選雙攝」方案是OPPO R11s提出，一加5T採用的也是這套技術。

其原理是兩顆攝像頭沒有主次之分，只是其中的1600萬像素攝像頭善於捕捉細節，另一顆2000萬像素攝像頭暗光下表現更好，它們的光圈都是F/1.7，系統可以在不同的光線環境下來調用其中一個成像質量更好的攝像頭來進行成像。

「廣角+長焦」雙攝方案是由iPhone 7 Plus提出，目前新品代表有OPPO R15夢鏡版、三星Galaxy S9+、魅族15系列、小米MIX2S和努比亞Z17S等，此類產品的特色是通過長焦鏡頭可以進行2倍光學變焦拍照，但能否為長焦鏡頭準備額外的光學防抖模塊，是其能否在暗光環境下正常工作的關鍵。

此外，這顆鏡頭平時也能扮演景深攝像頭的角色，背景虛化效果依舊給力。

雖然「黑白+彩色」和「智選雙攝」手機也有2倍拍照模式，但其本質上只是2倍無損變焦（類似軟體合成），細節表現肯定遜色於原生的長焦鏡頭。

三顆鏡頭創紀錄

縱觀時下的高端手機領域，「廣角+長焦」和「黑白+彩色」是最受廠商青睞的雙攝方案，因為它們都能實現背景虛化，並在暗光細節或記錄遠處風景方面有著無可爭議的優勢。

但是，用戶的追求是無止境的，難道就無法將這兩個流派的優點合二為一嗎？

好消息是，華為P20 Pro做到了。

這款產品通過獨特的三攝方案，不僅具備「黑白+彩色」的細節表現力，還實現了「廣角+長焦」的光學變焦，同時還讓我們看到了一個久違的特徵，那就是諾基亞lumia 1020時代的超高像素重出江湖！

P20 Pro在有限的空間裡一口氣塞進了三顆後置徠卡鏡頭：包括一顆4000萬像素的主攝像頭、一顆2000萬像素的黑白攝像頭、一顆800萬像素的長焦鏡頭。

此外，P20 Pro還在上方兩枚鏡頭中央嵌入雷射接收和發射器，進而實現雷射對焦。

同時，三枚鏡頭下方還嵌入閃光燈及色溫傳感器，這7大組件、3枚鏡頭攜手，最終融合成了最新、最先進攝影設備系統。

和其他雙攝手機相比，華為P20 Pro在拍照方面占據兩大優勢。

其一是DxOMark拍照子項評分高達114，遙遙領先其餘TOP6的P20（107）、三星S9+（104）、谷歌Pixel2（99）、iPhone X（101）和Mate 10 Pro（100）。

其二是P20 Pro支持3倍光學變焦，比業內主流的2倍光學變焦照得更遠。

而成就這兩大優勢的背後原因，就是華為P20 Pro的主攝是來自與索尼聯合研發的IMX600傳感器，詮釋了「底大一級壓死人」的金科玉律。

IMX600傳感器尺寸達到了1/1.7英寸，比一般手機專用傳感器的1/2.3英寸足足大出34%的面積！同時，IMX600還採用了Quad Bayer陣列（同色4像素為一組排列）設計，在低光環境下可將像素4合1，秒變單像素麵積2μm的1000萬像素傳感器，已經非常接近相機CMOS的2.4μm單像素麵積了。

曾經用過諾基亞808 PureView和lumia 1020這類超高像素手機的用戶，很多都有過被高感畫質變差問題所困擾的經歷。

這一次P20 Pro的4000萬像素是否也會降低高感畫質呢？

請放心，P20 Pro的默認解析度只是1000萬像素，4000萬像素拍照模式需要用戶手動開啟。

同時，華為還為IMX600找來了一個更有實際意義的戰場——手持夜景。

以往很多手機要想拍出完美的夜景大片，哪怕攝像頭支持光學防抖，也需要藉助三腳架才能保持絕對穩定的情況下延長快門曝光時間。

而P20 Pro主打的夜景手持長曝光模式，只靠雙手就能保證6秒的拍攝穩定！

華為P20 Pro的800萬像素長焦鏡頭也與市面上其他雙攝手機常用的長焦鏡頭不同，它原生就支持3倍光學變焦，所以可以記錄更清晰的遠處風景。

同時，點擊拍照介面的變焦按鈕，P20 Pro還能實現5倍混合變焦，通過三攝的巨大總像素和圖像優化運算，其效果要比以往通過剪裁實現的數碼變焦要好很多，從此手機「打鳥」不再是夢。

總之，華為P20 Pro的徠卡三攝為智慧型手機打開了一扇新的窗戶，藉助更多定製鏡頭實現遠超雙攝，媲美專業單眼相機的拍照體驗。

可惜，這種豪華三攝模塊的成本也是較為高昂的，短期內很難在主流價位手機間普及。

所以，智慧型手機廠商都展開了「曲線救國」之旅，藉助新興的AI來優化最終成像的效果。

可以說，未來，多攝+AI將是智慧型手機們比拼的重中之重。

大家不妨來猜一猜，下一家引入三攝的手機品牌，會是誰呢？