手机膜怎么贴，手机摄影 “黑科技” 清点 难怪 Pixel 独占鳌头

锤子新机坚果 Pro 2 外形泄露：全面屏+黑科技

近年来，手机的性能得到了大幅的提升，性能已经不再是人们选购手机的唯一思量因素，手机的可玩性成为人们不停关注的一个点。而在手机的可玩性中，摄影担当着一个相当主要的角色。同时，性能、外观逐步趋同的大趋势下，手机厂商们也不约而同地举起了摄影的大旗，贪图在摄影做差异化，以此来进入消费者的心智。
一时之间，林林总总的 “黑科技” 层出不穷，Dual PD 对焦、960 帧慢动作视频拍摄、DSP 自力图形芯片……一大堆营销词汇令人眼花缭乱，有时甚至不知所云。今天的超能课堂就和人人一起清点手机厂商口中的摄影 “黑科技”，看懂他们在说什么。1. 对焦中的王者：全像素双核对焦
全像素双核对焦 (Dual Pixel AF) 是两年来手机摄影中最备受关注的一个 “黑科技”，相对于传统的对焦方式等，全像素双核对焦可以提供加倍快速、加倍精准的合焦效果。这种手艺最先泛起在单反相机上，尔后随着索尼 IMX260/362、三星 ISOCell 2L7/2L9 等的相继问世而逐渐被手机厂商广泛应用。那么，这位对焦手艺中的 “王者” 是若何上位的呢？首先，例行先容一下的原理：全像素双核对焦手艺是给传感器中的每一个像素都设置了 2 个光电二极管，每个光电二极管自力吸收光线。因此，接纳全像素双核对焦手艺的传感器在对焦时可以获得 2 个图像信号 (A 像和 B 像)，然后通过对照 A 像和 B 像的视差信号计算出镜头的驱动量和驱动偏向，拍摄时再将 2 个信号拼合成 1 个图像信号举行输出。这样，相机就能在不影响画质的情形下，同时实现自动对焦和图像捕捉功效。

全像素双核对焦传感器事情示意图

全像素双核对焦传感器最大的特点就是所有的像素都能介入对焦，一个像素还能支解成两个像素使用，也就是一个 1200 万像素的传感器可以输出 2400 万像素的图片。于是乎，深谙消费者心理的手机厂商给这种手艺带来了更多的玩法。
蓝厂的旗舰手机 X20 搭载的传感器便使用了全像素双核对焦手艺。行使其支解成两个像素使用的手艺原理，蓝厂创造性地提出了 “2*1200 万像素，2400 万感光单元” 的营销口号，最高支持 2400 万像素的图片输出。

“2*1200 万像素，2400 万感光单元”

然而，值得注意的是，这种支解像素的讨巧做法会对相机的成像发生一定的负面影响。前文中提到的 X20 手机使用的是三星 ISOCELL Fast 2L9 图像传感器，单元像素面积 1.28μm，单纯从字面上明白，支解后每个像素的单元面积应该是 0.64μm，但实际上却远达不到这个数值。
由于一旦涉及到两个像素，就必须思量像素之间的隔离问题，以制止像素之间相互发生影响。受此影响，每个小像素的光电转换能力会下降 30% 左右。而单元像素面积缩小最直接的体现就在于成像图片的动态局限，使像素一分为二会对使得照片的动态局限大幅下降。
蓝厂一个像素支解当两个用的做法显然有些讨巧，而海内另外一家手机厂商努比亚的做法却值得称道——为手机摄影带入了多点对焦手艺。努比亚这一做法正是行使了全像素双核对焦传感器每个像素都能介入对焦的特点，可以使得焦点笼罩局限更大、完成对焦更快、对焦更精准。

努比亚的多点对焦手艺

2. 高达 960 帧慢动作视频拍摄是怎么实现的？
慢动作视频拍摄已经成为手机摄影功效中可玩性和趣味性较高的一个功效，已经成为一部门消费者十分重视的功效。而纵观市面上的支持慢动作视频拍摄的手机，240fps 已经是大部门手机的极限，仅有索尼一家做到了 “前无古人，后无来者” 的 960fps，四倍于大其他大部门手机，可谓是一个踏踏实实的 “黑科技”。
不懂 “960fps” 是什么意思？我们来举个例子，若以 960fps 的帧率举行录影，用 30fps 的帧率输出视频，那么举行简朴的数学运算 “960fps/30fps=32x”，也就是手机具备 32 倍的慢动作录影能力。那么，索尼是若何实现 960fps 慢动作视频的拍摄的呢？众所周知，索尼是现在手机图像传感器领域绝对的领军企业，大多数旗舰手机都市使用其图像传感器。作为一家图像传感器大厂，自家使用的自然也不能太过寒碜，960fps 慢动作摄影这一 “黑科技” 正是源于其身手惊人的 IMX400 图像传感器。索尼 IMX400 图像传感器有用像素到达了 2120 万，单元像素面积为 1.22μm，支持最大帧率 1000fps 的 1080P 慢动作视频拍摄。那么，IMX400 是若何实现 1000fps 慢动作视频拍摄的呢？

传统 2 层堆叠式传感器与 3 层堆叠式传感器对比

如上图所示，与传统 2 层堆叠式传感器相比，IMX400 接纳了新的 3 层堆叠式结构，在成像区域 (Pixel Section) 与处置回路 (Circuit Section) 中心加入了 DRAM 存储器，使感光元件有了自己的缓存区。据悉，该 DRAM 层容量到达了 1G bit，这个 DRAM 存储器可以单独处置录制进来的影响数据，从而可以在短时间内处置大量的资料，实现高达 1000fps 慢动作视频的拍摄。简而言之，就是给感光元件加上存储器，让其可以自主完成部门影像资料内陆处置。

配备 DRAM 的 3 层堆叠式影像传感器的截面图

DRAM 存储器的加入不仅仅带来了 1000fps 慢动作视频拍摄能力，还给通俗摄影成像带来了优势。得益于高速的数据处置能力，IMX400 可以在 1/120 秒内读取一个 1930 万像素的静止图像，比传统产物快 4 倍，同时还可缩减读取每行像素的延时。也就是说，以前要 1/30 秒快门拍摄的照片，用新的传感器只需 1/120 秒就能拍摄到。更快的快门速率可以削减拍摄物体的失真，拍摄运动物体时也可以削减残影或形变，是一个异常不错的手艺演进偏向。

1/30″快门与 1/120″快门对比

然而， 配备 DRAM 的 3 层堆叠式 影像传感器也不可制止地存在着一些问题。首先是功耗问题，虽然索尼宣称使用了低功耗的 DRAM 存储器，但其功耗水平仍然不低，尤其是对于智能手机这种整体续航水平一样平常的产物来说；其次是成本问题，由于 DRAM 的加入，无论从物料成本，照样工艺成本来说，这颗 sensor 都是要高于其他产物的。因此，除了略有冒险精神的索尼已经上马了这颗传感器外，其他手机厂商暂时都还不敢贸然使用。
3. 成像素质不够，加个外挂来凑
受制于手机体积和传感器面积，短时间内依赖传感器生长提升成像质量的想法似乎不大靠谱。自身生长短时间内难以突破，于是就有从业者提出了给手机相机加上图像处置芯片 “外挂” 的想法。尔后不久，搭载图像处置芯片 “外挂” 的手机很快就问世了。
在 DXOMark 手机摄影排行榜中，Google 的亲儿子 Pixel 2 以 98 分的成就独占鳌头，令人不禁对这部仅配备了单摄的手机肃然起敬。而 Google 的工程师透露，Pixel 2 系列内置了 Pixel Visual Core 图形处置芯片，其设计于之后 Android 8.1 固件中激活这一芯片。凭据 Google 方面的说法，Pixel Visual Core 的焦点是 Google 设计的图像处置单元 (IPU)。通过八个 Google 设计的定制内核，每个内核具有 512 个算术逻辑单元 (ALU)，IPU 每秒可以提供跨越 3 万亿次的运算性能。使用这一芯片，HDR+的成像速率可以快上 5 倍，而功耗却仅为原来的十分之一。

Pixel Visual Core 开启 (右) 与否 (左) 对比

另外值得一提的是，Google 的这颗图像处置单元 (IPU) 是完全可编程的，这也就意味着这颗 IPU 不仅仅可以用于 Google 的 HDR+图像算法，还可以用于其他应用程序，具备相当不错的延展性。
除了 Pixel 2 外，华为刚公布的 Mate 10 系列也为手机摄影成像配备了外挂 NPU——来自人工智能独角兽寒武纪的 1A 处置器。 与 Google 将 IPU 用于 HDR+算法差别，华为对于 NPU 的定位似乎并没有那么专注在图像领域，华为的做法是在摄影时行使 NPU 残暴的图片识别能力智能识别场景，然后通过预先设定好的特殊算法调整参数。
有这种基于大数据识别场景想法的，华为并不是唯一一家，努比亚在其新旗舰 Z17S 上也有这个功效。不用 NPU 也能实现图像识别功效，那么，接纳 NPU 的优势在于那里呢？由于 NPU 是可以自力于 CPU、GPU 事情的，因而 NPU 的优势就在于可以以更快的速率、更低的功耗完成这一识别动作。
与上面两家将外观封装进 CPU 的高峻上做法差别，vivo 等手机厂商的外挂手法就显得有些粗暴了，直接外挂了 DSP 图形处置芯片。vivo 将这颗拥有 256MB RAM 的自力影像优化芯片称为 “vivo 图像魔方”，可以使手机处置图片的速率大幅提升，在逆光时可以瞬间获取多张差别光线的画面，以庞大的算法瞬间成像，到达了加倍理想的逆光摄影效果。
相对于传感器自身的生长，给手机摄影增添图像处置芯片外挂的方式可以以更快更直接的方式提升手机的成像素质，也是手机摄影生长的一个相当不错的偏向。而从现在市面上搭载了图像芯片外挂的手机来看，DSP 芯片的延展性相对较差，仅能用于图像优化；而 IPU/NPU 这种所谓的人工智能芯片的延展性显然就要好上不少，不仅可以用来优化成像效果，另有更大的想象空间。
除了在手机影像质量和摄制能力起劲外，手机厂商们近年来还不停实验从差别的偏向提升手机摄影的可玩性和趣味性，好比，华为与徕卡互助，主推徕卡镜头；HMD 谋划下的诺基亚与蔡司重修旧好，搭载蔡司镜头；各家对双摄的引入和生长……而在这些蓬勃生长的新手艺中，双摄的生长最令人瞩目，已经生长出 “是非彩色双摄”、“广角长焦双摄”、“广角超广角双摄” 等多个派别。
几年来，智能手机整体摄影体验的提升有目共睹，这其中既有手机厂商们的起劲，更有消费者们的诉求驱动。而从相机装备生长的角度来看，手机摄影的飞速提高已经让其有足以媲美甚至逾越曾经居家旅行必备的卡片相机 (非单反、非微单的小型数码相机)。展望未来，手机摄影是否能够逾越微单/单反相机？从现在的情形来看，可能性不大，究竟微单/单反相机上的传感器面积不是手机相机所能对比的。
然而，就像某手机厂商的广告语一样：“当蒸汽机泛起，谁能想到转动的齿轮推动了时代的巨轮？” 科技的生长日新月异，“摩尔定律” 仍然适用于不少行业，手机相机的生长也不会止步。况且，又有谁能否认简易化、轻巧化是相机生长的一个偏向呢？因此，未来手机相机到达甚至逾越现在微单/单反相机成像水平也不是不可能的。

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