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揭秘iPhone摄像头发展历程 800万像素专治各种不服

发布日期:2015-08-24 来源:ROM之家 阅读:62942 评论:0

摘要:一个相机,改变了摄影,又将颠覆摄像。

机型:3

ROM:6

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揭秘iPhone摄像头发展历程  800万像素专治各种不服

有一款手机,近年来一直被冠以“一流手机相机”的称号,使用它拍下的图片充斥着全球各大社交网络和照片分享网站,它就是iPhone。然而,与其他手机如诺基亚把摄像头像素堆到4100万像素不同,iPhone走了相反的路线,至今仍只是800万像素摄像头。那么,iPhone的摄像头为何能长期保持行业领先水平呢?我们一起看看 iPhone 摄像头的发展史。

iPhone  和 iPhone 3G

背部摄像头:200 万像素,1/4  英寸传感器,ƒ2.8,固定焦距。

最初 iPhone 和 iPhone 3G 的相机功能设计比较简单,只有单个摄像头,位于 iPhone 背面左上方,相机方案来自 Aptina,没有闪光灯、数码或光学变焦,更不支持自动对焦,同样不支持拍摄视频。不过因为苹果逐步开放更多的 API 并推出 SDK,软件功能上 iPhone 3G 可以通过第三方 app 实现其中一些功能,同时随着 iOS 系统的升级,iPhone 3G 也开始支持照片地理位置标签功能。

iPhone 3GS

背部摄像头:320 万像素,1/4  英寸传感器,前照式传感器(FSI),最大支持 2048×1536 像素照片拍摄,支持自动对焦、自动白平衡,支持 VGA 480P  视频录制。

第三代产品 iPhone 3GS 硬件上改用了 OmniVision 相机方案,传感器像素相比前两代仅稍微提升,但成像质量却大幅提升,相机启动和拍照速度快了 2 倍。软件功能上加入了自动对焦、自动白平衡、自动微距功能(拍摄文字段落或者名片已很清晰),首次支持以 30 帧录制 480P(640×480像素)视频,并且新的固件升级 3GS 增加了拍照/摄像的切换按钮,并开始支持 5 倍数码放大变焦,支持轻点触控对焦,支持视频编辑,录制好的视频短片支持在 iPhone 上裁剪选取想保留的部分,还可直接与好友分享或发送到网络上。

iPhone 3GS 还是没有前置摄像头,不支持视频通话,也没有配备闪光灯补光,不过当时很多 iPhone 的周边配件开始兴起,有一些配件可以利用镜子反射的原理为其加入“前置摄像头”。

iPhone 4

背部摄像头:500 万像素 iSight 摄像头,ƒ2.8,1/3.2英寸传感器,背照式传感器(BSI),LED 闪光灯,5 倍 数码变焦,最大支持 2592×1936 像素照片拍摄,支持每秒 30 帧的 720p 的高清视频录制。

前置摄像头:30 万像素,支持 VGA 照片拍摄,支持 480p视频拍摄

硬件上, iPhone 4 将像素升到了 500 万,还是 Omnivision 的方案,并首次引入了背照式传感器(BSI)技术,让光线首先进入感光二极管从而增大感光水平,提升在微弱光线下的拍摄性能,镜头增加透光率,而且为辅助夜拍新加入的 LED 闪光灯,视频录制的时候闪光灯支持一直亮着。同时 iPhone 4 还添加了前置摄像头,30 万像素 ,主要用于 FacETime 视频通话,也可拍照和录制视频。

软件基于全新的 A4 处理器上优化,启动和拍照处理速度再一次提升,几乎达到启动即准备拍摄,以及按下拍照按钮即完成拍照,成像质量再上升一个档次,像素的提升使得照片画质更细腻和清晰,尤其是低光环境下拍摄的照片。相机界面整体比较简单,不过因为加入了前置摄像头,左上角多出了一个旋转镜头的图标,而闪光灯也支持选择自动、开启和关闭三种模式。轻点触控屏幕对焦,一键分享等功能延续了下来,视频录制也开始支持触点对焦了。另外,苹果首次在 iPhone 上加入了 HDR 高动态范围图像新算法,减少图像捕获时间,无论是光线比较复杂的明暗度曝光,还是夜间拍摄的噪点都得到了很好控制。

从 iPhone 4 开始,iPhone 开始被誉为傻瓜化但仍旧高素质表现的手机相机。

iPhone 4S

背部摄像头:800 万像素 iSight 摄像头,1/3.2 英寸传感器,ƒ/2.4 光圈,单个像素尺寸为 1.4μm(微米)1.4,BSI 背照式传感器 ,支持拍摄 3264×2448 像素的照片,支持以每秒 30 帧录制 1080p 高清视频,带 LED 闪光灯。

前置摄像头:30 万像素,可拍 VGA 照片,录制 480p 短片

iPhone 4S 虽然只是常规性“s”的增量升级,但后置摄像头增加到了 800 万像素,改用索尼的 Exmor-RS 方案(IMX145 传感器),全新光学技术,镜头采用五片镜片的光学组合,更大的 ƒ/2.4 光圈,整体的拍照性能比上一代提升了不少。软件上,通过 iOS 的升级加入了很多新的相机功能,包括面部检测和全景拍摄,以及全新的照片编辑功能,可以裁切、旋转、增强效果并去除红眼。录制视频支持一边录制视频一边拍照,支持将音量按钮(+)键作为快门按钮,并带来了更快速地双击 HOME 键直接从锁屏启动相机的拍照操作。为了实现更好的视频录制效果,支持利用三轴陀螺仪实现数码防抖技术,保持视频稳定,加入实时消噪。

需要注意的是,从 iPhone 4S 以来,苹果就开始自己设计ISP(影像处理器)用来处理白平衡和自动曝光。修正照片颜色,转换格式,调整色调等,因此得益于新硬件和 iOS 软件对拍照功能的优化和增强,当时很多评价称这是第一部拍照效果媲美一般卡片机的 iPhone,而且 iPhone 也成为了多个图片和社交网站上最受欢迎的拍照设备。

iPhone 5

背部摄像头:800 万像素 iSight 摄像头,ƒ/2.4 光圈,单个像素尺寸为 1.4μm,BSI 背照式传感器,拍摄照片最高分辨率达 3264×2448 像素,支持每秒 30 帧 1080p 的高清视频拍摄

iPhone 5 前置摄像头:120 万像素,1.75μ ,背照式传感器,支持 30fps 录制 720p 视频

iPhone 5 背部摄像头模块经过重新设计,相比 iPhone 4S 的摄像头小了 25%,前置 Facetime 摄像头由 30 万像素提升至 120 万像素。后置镜头还是五片镜片的光学组合,光学性能有所提升,加了红外滤光镜,对比前几代没有那么容易拍摄得到明亮光源所产生的紫雾。重点在于,iPhone 5 的镜头首次覆盖了蓝宝石玻璃镜头盖,薄度、透明度和硬度比普通光学玻璃更优秀,对 iPhone 5 的镜头提供所未有的顶级防护。

软件上继续优化了拍摄速度和成像质量,新的 iOS 上 HDR 色彩更饱满,动态拍摄的照片将比 iPhone 4S 的更清晰,自动白平衡更准确,拍照速度速度提高了 40%,图片的降噪抑制处理也得到了优化,进光量方面明显优于iPhone 4S,低光下进光量进一步增大,夜拍性能提升明显。另外,相机新支持拍摄 0 至 240 度的全景照片,全景模式下可拍摄最高画质为 2800 万像素的照片。视频录制提升的防抖动功能,以及可识别多达 10 张面孔的视频面部检测,并采用新的压缩技术,1080P 视频文件被压缩后比同等质量 iPhone 4S 视频文件小 20%。另外,新的 iOS 与社交平台深度整合,增加了拍下照片分享的便利性。

iPhone 5s 和 iPhone 5c

iPhone 5s 背部摄像头:800 万像素 iSight 摄像头,ƒ/2.4 光圈,单个像素尺寸为 1.5μm,BSI 背照式传感器,最大支持 3264×2448 像素照片拍摄,支持每秒 30 帧 1080p 或高速每秒 120 帧 720p 的高清视频拍摄,双 True Tone LED 补光灯。

iPhone 5c 背部摄像头:800 万像素 iSight 摄像头,ƒ/2.4 光圈,1.4μm 像素间距,BSI 背照式传感器,支持每秒 30 帧 1080p 的高清视频拍摄

iPhone 5c 和 5s 前置摄像头 :120 万像素,1.9μ ,背照式传感器,支持 30fps 录制 720p 视频

iPhone 5c 背部摄像头采用完全与 iPhone 5 相同的相机模块,素质上并无太大差别。不过,全新的 iPhone 5s 虽然像素没变,但采用了索尼定制的 IMX145 系列的新感光原件,增加了感光元件的面积,比之前 iPhone 5 上的大了 15%,每一个像素的尺寸扩大到 1.5μm,光圈提升到更大  ƒ/2.2,进光能力得到增强,令整体感光能力提高了 33%。

为了更好的夜拍,苹果对 iPhone双 True Tone LED 补光灯,一个琥珀色,另一个白色,提供两种色调的光,目的是动态调节光线色彩和强度,平衡背景光线和前景光线,并可创造 1000 种不同的色温,在夜拍的时候提供众多补光模式,让低光环境下的带来更准确的光线颜色,使成像颜色更加自然和准确,而不是之前模仿光的颜色。

苹果更换了新的 ISP 图像处理器,因此软件上带来了与之前与众不同的功能,包括之前几代 iPhone 做不到的以120fps 拍摄 720p 的 Slow-Mo慢动作视频录制功能,能够自由拖动时间轴来确定慢动作开始和结束的时间点。同时,iPhone 5s 增加了全尺寸的照片高速连拍功能,每秒 10 张,其 ISP 图像处理器支持每秒钟要处理 8000 万像素的图像信息,最高支持 999 张连拍。而且,iPhone 5s 摄像头自动对焦测光矩阵增加到单反级的 15 个对焦区域,因此对焦的速度和精度提升明显两倍以上,自动曝光的错误更少,随意拍摄的画面也不会虚,甚至造就了 5s 在高速连拍的过程中,依然能够自动超快速低调节测光。

ISP 图像处理器的改进还带来了动态色调映射,使得照片的颜色饱和度和噪点水平都得以改善,亮度、对比度和色彩调整更出色,即便不开启 HDR,照片明暗区域的细节表现仍出奇的优秀。另外,5s 相比 5c 拍摄的速度提升了 50%。新的 iOS 还对 iPhone 5s 的防抖功能进行了加强,提供四种照相模式:视频、照片、正方形和全景模式,加入更多的后期美化编辑,默认预置很多滤镜特效模板,之前系统上的快速相机打开方式做了修改,也就是在锁屏右下角提供快速上滑打开相机的图标,此方式沿用至今。

iPhone 6 和 iPhone 6 Plus

背部摄像头:800 万像素 iSight 摄像头,单个像素尺寸为 1.5μm,ƒ/2.2 光圈,True Tone 闪光灯,iPhone 6 Plus 还支持 OIS 光学防抖技术。

前置摄像头:120 万像素,支持拍摄 1280 x 960 像素的照片 ,ƒ/2.2 光圈

iPhone 6 和 iPhone 6 Plus 摄像头仍为 800 万像素,但经过重新设计的传感器,带来了单反相机上耳熟能详的用于相位检测自动对焦的 Focus Pixels 技术,对焦速度相比 iPhone 5s 增加了两倍,支持连续自动对焦,拍照速度提升一倍,同时配合 A8 芯片能实现 240fps 的慢动作录制和 60fps 1080P 视频录制,全景拍摄增至更高的 4300 万像素。前置摄像头也更换了全新的感光元件和更大的 ƒ/2.2光圈,捕捉光量提升了 80%。

iPhone 6 Plus 是首款加入 IOS 光学防抖技术的 iPhone,光学防抖会让整个摄像头模组处于悬浮状态,以补偿拍摄时产生的晃动,并可大幅提升弱光及夜间拍摄的表现,使 iPhone 6 Plus 的低光场景和运动状态下拍摄能力更好。随着苹果对 ISP 的进一步优化和 iOS 软件升级,相机里又新增了一个与慢动作相反的 Time-Lapse 延时摄影功能,整体拍摄性能均比上一代有所提升

iPhone 6 Plus 被一致认为是当今所相机性能最好的手机之一,但首次凸起的摄像头令很多粉丝难以接受。

未来的 iPhone 呢?

下一款 iPhone 不出意外可能会在 9 月上旬登场,目前很多泄露均表明,今年的新 iPhone(应该叫 iPhone 6s)或许会配备 1200 万像素后置摄像头,并支持 4K 视频录制以及每秒帧数更高的慢动作视频录制,前置摄像头则提升到 500 万像素。如此来看,连续保持 800 万像素多年的 iPhone 摄像头,在今年似乎会迎来最大的突破,至于与现役的 iPhone 摄像头相比,苹果具体会进行哪些更新还是未知数,包括是否真上 1200 万像素的传感器也无法确定。

另外,还有消息认为,不参与其他手机制造商的像素和传感器尺寸大战的苹果,未来的某一代 iPhone 苹果将寻有史以来最大的一次飞跃,那就是为 iPhone 配备双摄像头。据称新的双摄像头方案将让 iPhone 在某种程度上拥有媲美单反相机品质的拍照性能。

其实为手机配备双摄像头已经不是一个新的理念,市面上已经有部分厂商有成品机型,主要从进光量、景深以及成像速度方面做文章,以区别于其他双摄像头机型。苹果自己也有不少双摄像头解决方案的专利,而且至今已经花了三年时间来测试双摄像头的 iPhone,相信苹果打造一款配备多镜头的 iPhone 也只是时间问题,但是否将一款 iPhone 的相机打造出媲美单反相机的性能就不得而知了。

小结

从历代 iPhone 摄像的进化史来看, 其传感器尺寸和像素上并没有大幅度更新,近三代单个像素尺寸都是 1.4μm 或 1.5μm,传感器尺寸也是几乎接近于 1/3, 无论是传感器尺寸还是像素规格远比不上 LUMIa 1020,就算是单个像素尺寸也比不上达到 2.0 μm 的 HTC One,只有光圈增大到了ƒ/2.2 。但是我们可以看到,iPhone 的摄像头一直朝质量和性能升级的方向走,把硬件和软件的优势都发挥出最高水平,所以我们看到了 iPhone 在不追求像素的情况下依旧拥有挑战所谓拍照机皇的竞争实力。不过,此时很多人还是会问,为何苹果一直在像素方面如此保守呢?

一个众所周知的事实,大量专业拍摄设备的像素数量还停留在 2000 万以下,甚至 1000 万以下,苹果对 iPhone 摄像头的做法与之类似。苹果在专业图像处理领域有不少技术积累,包括在图像和视频的算法处理方案,其一直不愿公开的 ISP 图像处理器性能在业界数一数二。每一次升级,苹果优先考虑的都是传感器体积、重量和功耗之间的关系,还包括传感器的感光面积,以及如何设计才能让新机同样保持一贯轻薄的机身设计,只是比较遗憾的是如此轻薄的 iPhone 6 还是没能避免镜头边缘凸起。

其实你只要观察市面上各个拍照旗舰机型,不难发现单个像素尺寸比 800 万像素版本小的不少,更多的像素带来的效果反而减少,甚至是反效果。按照苹果制造一款产品然后逐步完善直到最好的理念,那么为何不继续使用体积、功耗低,既稳定性能又好的 800 万像素呢?相信你也看到了,每一年新 iPhone 的推出拍照性能都能超越前面几代和众多旗舰,就像今天最好的手机相机可能不是 iPhone 6 Plus,但在该领域中能强于它的也是寥寥无几。

总之,虽然智能手机的传感器像素不断增加,但传感器尺寸仍非常难于与现有的单反相机匹配,专业数码单反相机的传感器尺寸已经说明了一切,所以要想手机通过像素的增加创造匹敌单反的性能并不太现实。我们可以换个思路来看,如今去评判智能手机的相机成像如何优秀大多不都是主观意见吗?而且现在消费者购买一款机子,关注点已经不再侧重于摄像头、处理器的参数,而是手机是否能够提供全新的、前所未有的操作体验,如何让 iPhone 的拍照方面的体验增强,包括更好画质和续航,我们相信苹果考虑的也离不开这一点。

 

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