手机摄像头的工作原理
2016-09-27
分类：摄像模组
拍摄景物通过镜头，将生成的光学图像投射到传感器上，然后光学图像被转换成电信号，电信号再经过模数转换变为数字信号，数字信号经过DSP加工处理，再被送到手机处理器中进行处理，最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。
从景物到最终成像，要经过几道“工序”的处理，每个过程都可以改变图像的最终成像。所以影响手机摄像头拍照画质的因素有传感器类型、像素、光圈、ISP、软件优化等。
1、传感器类型
传感器是决定手机摄像头成像品质最为重要的一部份，也经常被手机厂商作为宣传的重点。手机上面的传感器主要分为CMOS与CCD两种，虽然CCD在色彩还原方面更有味道，但CMOS传感器在性价比与高感表现方面有更多的优势，从而成为市面上手机摄像头传感器的主流。
CMOS传感器分为两种，背照式与堆栈式。
不过目前大多是堆栈式，因为堆栈式是对背照式的进一步改良，在拥有背照式传感器结构的基础上，把信号处理电路芯片放到后面去，做成堆栈式的设计，增大了传感器感光的面积，同时加入白色像素，进一步提高了信噪比。
目前手机上比较流行的传感器是索尼2015年6月发布的IMX298。其感光面积为1/2.8英寸，单位像素尺寸1.12μm，最高支持1600万像素（4608*3456分辨率）的图像输出。特色功能方面，IMX298为RGBW四色架构，支持PDAF相位对焦和高动态范围HDR摄录。华为Mate8、小米5、一加3等众多旗舰手机都是选用了这款传感器。
2、像素
像素是前两年消费者选购手机经常犯错的地方，机械的认为像素越高越好，但实际上，从硬件方面来说，在传感器面积不变前提下，单纯提高像素，高像素密度的传感器反而比低像素密度的在拍照时更容易产生噪点。而且传感器像素越高，其厚度也就越大，这在崇尚纤薄的手机领域显然是不符合潮流的。诺基亚808Pureview就是一个个极端的例子，传感器像素达到了4100万，提供了可能是目前为止最好的手机拍照效果，但其代价是传感器面积大，增加了手机的厚度和重量。
3、光圈
光圈的大小影响了单位时间内摄像头的光线通过量，所以大光圈越大的摄像头在同一时间内进光量越多，通过加大光圈提高拍摄质量。目前光圈最大的手机是三星S7系列和LGG5，光圈F/1.7，加大进光量，弱光拍照表现也会更优秀，同时景深效果也更棒。三星S7相较于上一代S6，摄像头像素下降了400万，但经过实际测试，拍照能力却得到了提升。当然，大光圈也有弊端，比如边缘画质难以控制等，当然影响比较小的。
4、ISP
所谓的ISP，就是图像信号处理单元芯片，可以称之为“相机CPU”。在自动对焦，过滤图像中的杂讯，人脸识别和自动场景识别等多个功能当中，都离不开ISP发挥作用。目前大多数手机都是采用了集成ISP，就像电脑显卡中的集成显卡一样，而如果想要更好的处理能力，独立显卡显然更好，手机亦是如此，独立的ISP芯片显然比集成ISP处理能力更优秀。并且一般的独立ISP芯片都是手机商向ISP提供商定制的，所以与相机其他组件的契合度更佳，成像也有属于自己的风格、特色。
5、软件优化
软件优化在手机成像里制作工艺最简单，但提升难度却也是最大的。就像目前市面上大多数旗舰手机搭载的都是索尼IMX298摄像头模块，但实际拍摄中，各家手机都是有很大差距的，因此软件优化对于手机成像能力也是非常重要的部分。
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