背照式镜头+全幅对焦 手机拍照全解析

手机拍照技术全解析

　　2000年11月，夏普联合日本当时第三大移动运营商J-photo推出了全球第一款拍照手机，像素仅为11万。这部具有划时代意义的手机诞生以来，手机摄像头的像素以很快的速度上涨，从最初的10万像素到30万像素、100万像素、200万像素、300万像素，再到现在流行的500万、800万、1000万像素，手机拍照镜头呈现出一种跳跃式的发展趋势。

　　09年6月，三星推出了全球首款1200万像素手机M8910（Pixon 12），采用1200万像素CMOS图像传感器以及28mm广角镜头，提供了足以媲美数码相机的人脸对焦、微笑拍摄、9连拍、物体追踪等多项功能，诺基亚在去年也推出了主打拍照功能的N8手机，同样拥有着令人惊叹的1/1.83英寸的1200万像素CMOS传感器、卡尔蔡司认证28mm广角镜头，大有将时尚卡片DC取而代之的劲头。

　　2010年，苹果iPhone 4的出现带给我们一个新名词——背照式CMOS传感器，虽然在iPhone 4发布后，我们为大家详细解析其拍照功能，但还有很多手机用户对手机的拍照硬件及功能不甚了解，甚至出现严重误区，今天，笔者就把手机拍照相关的专业知识，通过简单易懂的语言告诉大家，什么才是好的拍照手机，什么样的镜头与传感器最适合于手机使用。Let's go！

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正视手机拍照，它只用来取代DC

正视手机拍照，它只用来取代DC

　　别以为拍照就一定得用相机,如果你还认为手机拍照只是个“玩意儿”、那就离时代潮流又远了一步.实际上目前主流手机的拍摄功能已经不输给一款普通的便携式DC,至少将照片上传到网络上时，不会有人说你“hi，哥们，你这照片使用手机拍的吧，看这渣画质”。

“嘿，诺基亚，你的N8拍摄效果以及可以干掉卡片了！”

　　因为手机照相的定位就是入门级卡片DC的替代者，为广大的人民群众提供一个良好的简便操作，有一定的成像效果的移动拍照替代品。但是，目前的拍照手机与DC相比还是有一定差距的，主要原因是手机拥有体积上的限制，不可能安装更大的相机模组，这决定了手机拍出的相片不会有太过出色的画质，但是，除了在光学防抖，光学变焦等少数方面，手机拍照基本可以满足。

苹果iPhone 4和索尼爱立信MT15i能取代卡片机吗？

嘿，哥们，没人在乎你用什么拍照

嘿，哥们，没人在乎你用什么拍照

　　为什么？目前手机拍照和一般的卡片DC比也是有差距的，这一点毋庸置疑，但问题是，这个差距不是很大。我们大部分人拍照以后，多是放在网上相册里，也有人冲洗成照片，但是放大到100%看噪点的，或者对比色彩还原的，除了像笔者这样的评测编辑，或许真的没有几个人会这么干。

样张100%放大对比，有多少人会干这样的蠢事

　　而且，目前手机拍照功能发展至今，各种拍照技术革新已经缩短了手机与DC的差距，画质也足以满足我们的日常需求，但是，不同的手机由于定位不一样，在配备拍照组件的时候会考虑到成本的问题，所以会采用不同的拍照元件，造成手机拍照水平的参差不齐，那么，影响手机拍照质量的因素是什么？

你能看出来这是手机拍摄的吗？

图像传感器类型与尺寸决定画质

手机拍照成像质量与什么有关？

　　说起成像质量，我们需要先了解手机相机的结构，手机相机包含了很多微小的元器件，构成要素包括传感器、镜头、镜头支架、软硬板等，其中，传感器和镜头对成像效果影响是最大的。

　　传感器决定了像素的多少，像素的多少又决定能成像的大小。如果像素在一个级别，成像质量就取决于传感器材质尺寸和镜头质量。这两者又是如何影响成像质量的呢？

手机镜头组件非常之精密

图像传感器类型与尺寸决定画质

　　传感器尺寸是影响感光元件成像效果的一个关键因素。手机上的传感器与老式相机中的胶卷功能相似，市面上手机使用的主流相机传感器有两种类型，CCD和CMOS，受制于多种因素，目前手机使用的传感器多为CMOS。

　　CCD/CMOS传感器的尺寸很大程度上决定了相片的成像质量，传感器尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。一般情况下，500万像素的背照式CMOS要比800万像素传统CMOS的拍照效果好。

传感器尺寸决定了成像质量

手机镜头组件对成像质量影响不大

　　相比来说，镜头对成像效果的影响力就没有传感器这么大了。镜头获取光线并且投射到传感器上，看似是最重要的部分，实际上对于手机不怎么重要，也可以说影响不大，因为再好的镜头对于手机都没有太大的意义。

手机厂商不会把详细镜头参数告诉我们

　　手机镜头尺寸不可能做到多大，这就注定镜头一定是软肋，不是加一个认证就能解决问题的。使用小尺寸镜头，焦距和光圈都只能悲剧，这也是为什么一般拍照手机不把这些数据提供给客户的原因，因为实在是拿不出手。

　　在了解了手机拍照效果与传感器关系最密切之后，我们还应该了解目前最新的图像传感技术，在手机上，背照式CMOS和全副对焦模块成为最热门的两种图像传感技术，下面我们分别介绍。

揭秘流行的背照式CMOS传感器

背照式CMOS感光器是索尼技术的产物

　　背照式CMOS感光器是索尼技术的产物，正式因为该技术，使得索尼在专业摄像机领域处于绝对领先的位置。随着人们对拍照的高画质需求，索尼将该技术进入到消费级数码相机中。

背照式传感器从索尼开始

　　索尼公司在08年6月发布了相机用的背照式CMOS传感器，并冠以Exmor R名称。随后有多家厂商采用了该类型传感器，而iPhone 4则是首款采用背照式传感器的手机产品，不过它使用的是OmniVision公司的元器件。近期发布的索尼爱立信MT15i、LT15i使用的是索尼Exmor R背照式传感器，显得更加“名正言顺”。

背照式CMOS感光器未来发展趋势可观

iSuppli预测背照式传感器未来发展趋势可观

　　根据iSuppli（全球领先的针对电子制造领域的市场研究公司）的预估，未来4年背照式感光元件的市场规模将明显扩张达近10倍，出货量上升到3亿组。到2014年，iSuppli预计将有75%的中高端智能手机采用背照式感光元件，2010年此应用比例预计也不过只有14%左右。

Exmor CMOS影像传感器

　　三星电子则在去年9月初宣布推出背照式CMOS传感器。由此可见，背照式CMOS传感器发展前景非常明朗。背照式CMOS传感器究竟有什么魅力？与传统CMOS传感器相比有什么优势呢？

背照式CMOS传感器有什么魅力？

背照式CMOS传感器有什么魅力？

　　那么背照式CMOS传感器与传统CMOS传感器有什么不同的呢？背照式CMOS传感器最大的改变就是优化了元件内部的结构，将影像传感器上层的部分往下移动，将彩色滤光片与镜头放置于CMOS感光元件的后面。

背照式CMOS传感器元件

　　这样一来影像传感器从背后收集光，有别于传统从前面收集光的模式。这可增加每单位面积的敏感度、改进亮度的效率与降低光学反应不一致性的问题，并解决CMOS影像传感器在像素尺寸缩小时常见的低光源感光度问题。改变感光层的方向，使光线可以通过背面直射进去，背照式感光器也因此得名。

背照式CMOS传感器工作原理图

　　背照式感光元件是革新既有CMOS影像传感器的技术之一，主要是改善低亮度环境下的影像噪声。背照结构的CMOS感光器避免了传统CMOS镜头光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而明显提高感光器的感光性能，可以轻松完成低光照条件下图像视频拍摄功能，这也是为什么iPhone 4在低照度环境下能拍出比其他采用传统传感器的手机更锐利更清晰的照片。

　　同时更宽广的角度可以使镜头的厚度变薄，也让照相模块变得更薄，因此能够适用于讲究轻薄尺寸的智能型手机。

折中的全副对焦（EDoF）技术闪现

折中的全副对焦（EDoF）技术闪现

　　诺基亚新年来新推的多款机型C6、C7、E7等均采用不能对焦的拍照模块，很多用户对此嗤之以鼻，认为他们采用的是廉价的定焦相机模块。如果你真的这么想，那你就大错特错了，因为它们采用的是诺基亚的全新拍照技术——全焦相机模块（EDoF）。

N73、N86、N97和C7的拍照组件尺寸对比（从左至右）

　　定焦相机模块没有移动组件，它们所采用的镜头非常简单而且价格较低。这是产生误解的重要因素，然而，定焦相机模块和诺基亚全焦相机模块之间唯一的相似点便是它们都不含移动镜头元件。除此以外，再无任何其它相似之处。

诺基亚C7便采用了全副对焦（EDoF）技术

　　市场越来越需要体积更小的相机模块。随着移动设备内所集成的组件越来越多，每个组件的体积都需要大幅缩小，在并不主打拍照功能的手机上，自动对焦相机模块处于非常纠结的境地。诺基亚必须开发出与当时的自动对焦相机模块相比速度更快、争议更少、体积更小的相机模块，全焦相机模块应运而生。

全焦相机模块的独特优势

全焦相机模块的独特优势

　　相比于自动对焦相机模块，全焦相机模块有什么优势？与传统的定焦相机模块又有什么不同呢？以下为全焦相机模块的独特优势：

诺基亚C7的拍照组件

　　（1）借助诺基亚全焦相机模块，您可以轻松抓拍精彩瞬间，无论光照条件或拍摄对象在画面中的位置如何，只要图像或视频中的对象在距离镜头50厘米以外，都不用担心它会落在焦距之外。

各种对焦方式优劣势对比

　　（2）没有等待自动对焦所造成的拍摄时滞。虽然诺基亚N8相机模块的自动对焦速度是所有手机中最高，平均只需耗时350毫秒，但延迟仍然还是存在的。

诺基亚C7拍照样张，似乎近处的绿叶和远处的远处的黄树叶都在焦距范围内
这便是诺基亚全焦技术的“小把戏”

　　（3）不论是拍照还是拍摄视频，只要景物距离镜头50厘米以外，就能被全部保持在焦距上。事实上，这便是“全焦相机模块”一名的来源。传统手机相机模块的景深比全焦相机模块要浅，因此远方的景物会模糊不清。当然，经验更丰富的摄影师可能更喜欢使用浅景深效果拍摄出的画面。但是，经验较少的用户会感觉“所有景物全部在焦点范围内”的画面很美，他们是主流。

　　（4）更薄的相机模块——有助实现更纤巧的产品设计。

　　采用全焦技术的手机能够让50cm至无限远范围的物体保持清晰。全焦技术在拍摄过程中对手的抖动没有自动对焦那么敏感，不太擅长拍照的手机用户往往能通过全焦技术获得能更好的效果。全焦技术不需要复杂的自动对焦机制，节省了有限的机身空间，让你的手机更薄，对于不以拍照为主打功能的手机来说不失为好的选择。

写在最后：作者自遣及总结中心思想

写在最后：作者自遣以及总结中心思想

　　至此，手机拍照相关的技术已经解析完毕，在创作过程中，我一直告诉我自己，要用简单易懂的语言解释这些专业术语，但是现在看来，这篇文章依然非常枯燥，至少在我看来是这样的，但是相比于白皮书中的条条框框来说，这样已经好很多了。读者们通过本文可以重新认识手机拍照功能，而我的创作目的也已经达到了。

拒绝成为专业知识“白皮书”

　　在创作之前以及创作时，我通过查阅大量的相关资料，力争将文章做的更加专业与精确，但是对于某些概念依然有些模糊，甚至在创作完成后，我还是通过各方途径去求证，如果读者发现文章有“小虫子”，或者对某些概念不理解，都可以通过留言板告诉我。

手机取代卡片机的时代还远吗？

　　最后，简短几句话概述本文中心思想（我貌似穿越到了小学时代）。手机的拍照功能目前已经非常成熟，它的作用就是取代卡片机，不要拿它与专业单反相机比画质；目前手机相机像素已经不是画质的决定性因素，传感器尺寸以及传感器类型很关键；背照式CMOS传感和全副对焦（EDoF）已经成为最流行的手机拍照技术。

2010年拍照手机横向评测（点击图片查看）

　　考虑到文章篇幅，本文删节了大量相机传感器的内容，在近期笔者会将这部分内容整理出来，带来另外一篇手机拍照技术解析文章《传感器很关键 手机拍照成像效果技术揭秘》，通过此文我们可以了解到目前传感器工作原理，流行的传感器解析，以及各传感器优劣势对比等内容，敬请关注。

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