分析手机摄像头工作原理及拍照影响

admin

关于手机的拍摄功能，我早想写点什么。手机作为唯一需要时时携带的电子产品，大概从诞生起，人们就没有停止过在其身体内塞入尽可能多功能的想法(这句话稍显邪恶)。这其中拍照功能一直被人所瞩目。直到目前为之，不管一部手机采用什么芯片组，采用什么开放系统，但是于硬件来说，LCM和Camera还是最被人关注度的硬件配置之一。
  一部手机，卖点大抵分为屏幕素质，外型设计，系统功能，外设功能等。
而在外设中，拍摄能力一直是消费者最为关注的。

  其实这么说是有根据的，手机的拍摄功能确实给我们带来了很多快乐，典型的比如摄影大师陈冠希，成功的用一组写实风格的记录照片，让全球的男性都沉浸在撸管的乐趣中。从此以后广大男性们除了收集AV后，也养成了收集各种“门”之片片的习惯。你瞧，这不就是用手机拍摄改变了世人习惯的证据吗？


iPhone4拍照性能分析以及iPhone4S拍照性能展望

一 iPhone4的拍照性能

同学们，朋友们，老师们，阿姨们…
你们拿着iPhone4，戴上美瞳，嘟着嘴巴，摆好姿势，喀嚓一下拍了一张照片。
然后要干什么？
废话，当然是发微博啊，发开心网啊，发米聊啊，传彩信给男朋友啊。

这就是我要说的，iPhone的拍摄理念，和之前的手机以及相机的拍摄理念不尽相同。
iPhone的拍照，之所以关注度这么高，其实和iOS上众多的后期工具以及社交工具关联性极大。
在前面的介绍中，我们知道，对原片进行进一步后期，会极大的影响画质，而且，手机上的图像后期处理工具，多功能简单，特效化较多，处理效果模块化。这会比在电脑上用Photoshop慢慢的后期，对图像画质的影响更加大。
So what？大家不在乎啊，一般人也很少将iPhone拍摄的照片打印出来，甚至导入电脑保存的都比较少。 大家要的只是在iPhone的Retina上屏幕上，能显示出清晰的好玩的图像而已，并且还能把这个图像发到各种社交网络上。
大家对于手机拍照，本来就不希望有多大的后期空间，谁用手机拍出来原片，放到电脑上100%缩放去看细节呢？
所以，对于拍照后的JPG原片的后期，我们这里不讨论。因为毕竟相机也内置很多特效，其他手机也可以简单的编辑图像。

我们就来从硬件着手iPhone4的拍照能力。

iPhone4的拍照硬件配置
摄像头(Camera模组)：OminiVision OV5650
镜头(Lens模组)：大立光电9457F改进型
音圈对焦马达(VCM模组)：Mitsumi VCM
ISP：AP处理器(A4)内置

1 OminiVision OV5650

OV5650是OminiVision公司专供苹果的一款Camera模组。
OV5650的基本参数如下图：

可以看到基本的信息：
1/3.2英寸的背照式CMOS传感器，最大采样分辨率2592×1944；
模组直接输出Raw-RGB原始数据，不进行ISP处理；
模组最大的输出速率是2592×1944分辨率下15帧每秒；
快门类型为卷帘快门(Rolling Shutter)；

分析一下，世界上比较通用的小型摄像头模组厂商，有美光，OV，三星等。
OV的市场占有率比较高，技术很成熟，而且驱动工程师最熟悉OV的方案，优化起来游刃有余啊呵呵，优化好了还能指望公司发点股票涨点工资呢哦呵呵。
所以，这个专供苹果的500万像素背照式CMOS，素质在手机摄像头模组中，是排列中上等的。
然后是曝光类型，卷帘快门就是CMOS行曝光的一种，可以提高输出速率，所以带来的效果就是1080P摄像可以轻松实现。
当然，首先要解决取景时曝光不均匀，斜坡和晃动等缺点。
这个不用担心苹果工程师。
另外一点，OV5650是简化过的摄像头模组，它没有ISP的过程，输出Raw-RGB原始数据。也许苹果对于自己的图像处理能力比较放心，所以这么对OV所：给我Raw数据，不要YUV数据，我TM自己处理。OV一听，心想这位爷我惹不起啊，我就去掉ISP吧，给您慢慢玩去吧……

OV5650的框图如下，可以看到，ISP完全被省略，只有一个坏点校正功能。

OV5650模组体现了苹果的对自我技术能力的自信，完全制定化，一个手机商，如同一个相机厂商去实行自己的ISP算法，是蛮了不起的。 对于这个模组，我评价是上等，因为部件结构简化了，越简化的东西缺点越少。

2 大立光电9457F改进型
9457F是台湾大立光电的一款手机定焦镜头模组，苹果同样定制了9457F的改进型，使其光圈达到F2.4。
9457F的参数如下：
成像圈适用的传感器尺寸：1/3.2英寸
镜头的最大光学分辨率：800万像素
光圈：F2.8（定制后F2.4）
镜头出舍视角(至CMOS)：<27度
有效焦距(非焦点)：4.28mm

大立光电提供的一般为性价比较高的定焦镜头，采用大立的定制镜头是基于成本和光学性能的折中考虑。9457F是大立的高端定焦镜头，适用于手机和NB。
9457F的定制信号具体比9457F有哪些改进我尚不清楚，对于此镜头模组，我评价是中等。
不过基于手机镜头的通光口径，其实像N8那样的蔡司认证镜头，对成像提升并没有想象中的大。 在保持光学分辨率的情况下，大光圈带来一些浅景深的实现，对于手机成像来说还是不错的。而且在小Sensor尺寸的条件下，光学性能的小缺点可以大部分通过ISP来补正。

3 Mitsumi VCM
VCM的作用，就是控制镜头中聚焦镜片的移动，以此来在物理上实现对焦的过程。
位移的步进越小，位移的速度越快，VCM的性能越好，摄像头的AF自动对焦性能就好。
主流VCM厂家有SHICOH和TDK，MWT，以及Mitsumi(三美)，iPhone4就是采用三美的VCM。
相比MWT，三美的VCM也许displacement与lilt性能并不是最好的，但三美的VCM一直是高性价比的代名词，且其耗电和尺寸方面也同样有优势，苹果选用的供应商也基本基于此出发点。
对于iPhone4的VCM，我的评价是中上等。

4 ISP及其他
iPhone4的camera模组使用了飞利浦的白光LED颗粒，集成了LED驱动IC。具体参数不详。从效果来看还不错，亮度和频闪时间应该都是白光LED中的上级，给中上评价。
上面已经说了，苹果的ISP直接集成在AP处理器中，接口开放直出JPG/PNG/GIF等格式。从自带拍照软件直出PNG的画质来看，苹果的ISP算法在手机和DC中是非常不错的，属于严重讨好人眼的算法。这里我评价也是上等。

Well，Well，Well，最后让我们来总结一下。
硬件基础配置85分，ISP优化90分。
现实就是这样，我们拿着iPhone4到处拍照，得益于拍照理念的更迭，以及算不错的硬件配备，iPhone4的拍照功能越来越被发扬光大了。

二 iPhone4s的拍照性能展望
1.iPhone4s的Camera模组是OV还是传闻中的Sony，还不得而知，看对比图中好像iPhone4s的摄像头孔径大了一点，可能是成像圈变大了， 那么是否采用了大于1/3.2英寸的CMOS？如果是的话，基本上可以确定是Sony的模组了，成像么当然有很大的期待(有回复说已证实是Sony的模组，:>，Thks！)；

2.确定的是Lens模组中，台湾大立和玉晶成为了供应商。5片镜片结构（当然有一片是聚焦镜），加了个什么IR滤镜，宣传中说是降低CMOS对红外线的敏感性，其实就是个噱头，的确CMOS硅结构对红外线敏感，不过本身CMOS相对于CCD的抗红外干扰性就好一点，再加上CMOS表层有一层红外滤膜，这个估计是镜头供应商给Apple的一个宣传建议。不过，孔径增大成像圈增大，更好的光学素质是可以期待的；

3.依旧是白光LED，有消息是说Apple抛弃了飞利浦，选用了台湾某厂家的LED颗粒，具体如何咱们看效果吧；

4.A5的ISP模块必然会针对8M像素图像进行进一步的算法优化，本已相当完美的ISP算法进一步优化，对于非Raw直出照片的画质，可以大大的期待一下；


以上，iPhone4s的拍照性能在稳步前进中，画质方面是不是能媲美卡片DC呢，同样让我们一边用IP4自拍，一边拭目以待吧。



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