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小编Winnie

2015-01-13 [有回复] Nexus 4·Google四太子
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手机摄像头特殊技术解析

这个帖子小编介绍一些自认为比较有特色的前沿手机拍照技术,参杂个人观点理解和猜测。资料查自网络,内容基于原创。
有对某项技术感兴趣的童鞋可以留言询问。

I.三星ISOCell技术
小编想到什么技术就写出来介绍一下,与该技术是否足够牛X关系不大。

ISOCell 是用在三星S5、Note4摄像头传感器的一项三星自创技术。这是一个基于BSI背照式传感器的改进型技术,最大的改进即:在每个感光像素之间增加“隔断”,减少不同像素之间的干扰(图1)。

个人解析:该技术并未增加CMOS面积,也没有增加进光量(图片是由进入摄像头的光记录的信息组成的),所以相信对画质的提升不会有革命性的变化。

但,如图2显示,画面的清晰度、色彩宽容度都有提升;所以小编猜测三星在每单个像素间增加的这层隔断不仅能让光线聚拢,同时有一定的电磁屏蔽作用(由于传感器如此小的体积内容下如此多电子元器件,相信多少会有一些电磁干扰),让每个感光器件记录的光信息更纯净(这一观点为小编猜测,没有资料证实)。

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产品君

2015-01-14   DOOV C9
1楼

太高端了!学习~

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小编Winnie

2015-01-14   Nexus 4·Google四太子
2楼

II.BSI背照技术
接上文,和三星的ISOCell类似,BSI背照技术也是一种改进型技术。

先说个人解析:
BSI通过改变 CMOS 层级结构,变相的增加了进入感光器件的光量,所以对画质提升还是很明显的。

技术解析:
BSI 全称 Back-side Illumination,背面照明。基本上看懂图也就懂了 BSI CMOS 的解构了。

传统的摄像头的结构和人眼的结构是相似的,最外面是透镜,中间有一堆电线,最后面是感光元件,这样设计的好处是制造简单,但是中间的电线会阻碍光的射入。 而BSI摄像头将感光元件层和电线层互换,大大降低了入射光的损失,增加了摄像头的感光度,这种摄像头的缺点是工艺相对比较复杂。

附图大概说明了一般 CMOS 的结构,从上至下一次是:透镜(让该区域的光聚拢)、滤色片(光电二极管只能识别光强,不能识别色彩,通过滤色让二极管分辨色彩)、多层走线(就是CMOS芯片内部的走线)、光电二极管(将光信号转化为电信号)
BSI 和传统 CMOS 的区别就是把走线层和光电二极管换了个位置,让线路对光线的阻隔降到最低(变相达到增加进光量的目的)。

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小编Winnie

2015-01-15   Nexus 4·Google四太子
3楼

III.堆栈式CMOS

第一期讲的 ISOCELL 是三星的最新技术,第二期的 BSI 背照是现在几乎完全普及的技术。这一期将的 堆栈式,是基于 BSI 又一改进形式。

先个人分析:
堆栈式 CMOS 再次改革了 CMOS 电路层级/结构,进一步提升了进光量,让小尺寸 CMOS 在像素增多的同时,单个像素的进光量保持不变,变相增高像素提升画质~

技术解析(下文的积层型=堆栈式):

首先从结构图上可以看见,传统型的背照式结构的感光像素(pixed section)与控制电路(circult section)是处在同一层,而积层型背照式结构是分开两层。这样后者可以加入W(白色像素),利用更大的感光面积来容纳它,灵敏度也不会下降。加入W白色像素之后,摄像头感光元件在黑暗环境下的感光特性更加活跃,因此在弱光环境下图像的细节会变得清晰,噪点因而减少。
其次,由于传感器的控制电路在下层,处理电路的面积也会相应增大,因此可以进行更为复杂的电路运算。在手机上实现多次曝光的高动态HDR运算也能够应付。索尼的堆栈式结构实现HDR是依靠强大的单独处理电路,其可以在一次HDR曝光中迅速进行四次的高速运算,也就是一次曝光中读取四次图像数据。简单来说,索尼在一次快门中可以进行四次的曝光,但因为现在这技术只针对视频,因此在录制视频中可以进行多次的HDR曝光,实现高动态的HDR效果。

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小编Winnie

2015-01-15   Nexus 4·Google四太子
4楼

回复3楼
III.堆栈式CMOS 第一期讲的 ISOCELL 是三星的最新技术,第二期的 BSI 背照是现在几乎完全普及的技术。这一期将的 堆栈式,是基于 BSI 又一改进形式。 先个人分析: 堆栈式 CMOS 再次改革了 CMOS 电路层级/结构,进一步提升了进光量,让小尺寸 CMOS 在像素增多的同时,单个像素的进光量保持不变,变相增高像素提升画质~ 技术解析(下文的积层型=堆栈式): 首先从结构图上可以看见,传统型的背照式结构的感光像素(pixed section)与控制电路(circult section)是处在同一层,而积层型背照式结构是分开两层。这样后者可以加入W(白色像素),利用更大的感光面积来容纳它,灵敏度也不会下降。加入W白色像素之后,摄像头感光元件在黑暗环境下的感光特性更加活跃,因此在弱光环境下图像的细节会变得清晰,噪点因而减少。 其次,由于传感器的控制电路在下层,处理电路的面积也会相应增大,因此可以进行更为复杂的电路运算。在手机上实现多次曝光的高动态HDR运算也能够应付。索尼的堆栈式结构实现HDR是依靠强大的单独处理电路,其可以在一次HDR曝光中迅速进行四次的高速运算,也就是一次曝光中读取四次图像数据。简单来说,索尼在一次快门中可以进行四次的曝光,但因为现在这技术只针对视频,因此在录制视频中可以进行多次的HDR曝光,实现高动态的HDR效果。

堆栈式背照传感器的不同型号(接上文III)
SONY作为世界第一开发堆栈式传感器的厂商,开发出‘IMX135’,‘IMX134’ 和 ‘ISX014’三款传感器,并集成‘IU135F3-Z’,‘IU134F9-Z’ 和 ‘IUS014F-Z’ 三款镜头模组,‘IU135F3-Z’自动对焦影像模组具备了高解析度F2.2镜头;‘IU134F9-Z’(宽x深x高=8.5×8.5×4.2mm*4)非常薄而紧凑;‘IUS014F-Z’是一个一体化影像模组,它结合了一个影像传感器、内置的相机信号处理功能及内置的自动对焦与图像调整功能。
2012年9月21日,– 索尼公司宣布对今年8月20日发布的堆叠式CMOS影像传感器“IMX135”和“IMX134”及影像模组“IU135F3-Z”和“IU134F9-Z”的规格进行调整,以上型号预计将于2013年1月开始阶段性出货。
索尼将在以上型号中集成现有的“红绿蓝”模式,以替代原计划采用的“红绿蓝白编码”功能,该功能无法满足索尼影像质量标准的特定条件。
规格变化:
1. 集成现有的“红绿蓝”模式,以替代原计划的“红绿蓝白编码”功能
2. 灵敏度变化(基准值F5.6):92mV(绿色像素)+127mV(白色像素)–> 84mV(绿色像素)

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小编Winnie

2015-01-18   Nexus 4·Google四太子
5楼

IV.所谓的对焦是指什么?

1 反差对焦原理
大部分手机摄像头对焦系统采用的是:反差式对焦系统,其原理是根据焦点处画面的对比度变化(镜组在移动的过程中对比度会变化),寻找对比度最大时的镜头位置,也就是准确对焦的位置。
对焦过程为:
1.未合焦状态下,因为整个焦点的画面处于虚焦状态;
2.开始对焦,镜头开始移动,画面逐渐清晰,对比度开始上升;
3.合焦状态,画面最清晰,对比度最高,但手机并不知道,所以会继续移动镜头;
4.继续移动镜头发现对比度开始下降。进一步移动镜头,发现对比度进一步下降,手机知道已经错过焦点;
5.镜头回退至对比度最高的位置,完成对焦。

小编分析:
对比对焦相对比较容易理解,理解对比度的人应该很好懂——对焦点最清晰的时候照片的对比度是最高的。
PS.可能还有个问题得解释一下,镜头之所以也叫镜组,是因为它是由多块镜片组成的、等效成一个凸透镜的、可改变焦点的“镜片”。
下一部分讲相位对焦(小编忽然发现相位对焦的原理好难,自己都看不懂了,怎么讲 -_-)

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小编Winnie

2015-01-18   Nexus 4·Google四太子
6楼

IV.所谓的对焦是指什么?(二)

2.相位对焦原理

相位检测式对焦系统是单反相机上非常普及的一种对焦方式,其特点是对焦速度快,抓拍或拍摄移动物体时不易失焦,缺点是在光线较暗的情况下容易对焦失败。

相位检测对焦系统所采用的图像传感器有点不一样,感光区域中的部分像素点被牺牲掉,这些像素被称为掩蔽像素(Masked Pixels),是成对使用的。像素之间的距离、结合它们的相对变化,就可以帮助系统决定镜头到底需要为准确对焦而移动多远。

掩蔽像素(Masked Pixels),由两个像素组成,左边像素只拍摄左边图像,右边像素只拍摄右边像素。左边图像和右边图像的值进行对比可以判断出镜头应该往前移动或往后移动,当这两个值一致时表示镜头跑到合焦位置。这是一个简单的说明,要深入研究的朋友请查询“透镜分离相位检测原理”。

小编分析:
说实话小编仔细研究完之后对相位对焦也还有不敢说完全理解了。
总之简单来讲就是:因为合焦之后再通过分离器、分离透镜传给对焦CCD/CMOS的分列图像角度是固定的,所以……相位应该就是指相对位置的意思。

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小编Winnie

2015-01-19   Nexus 4·Google四太子
7楼

V.只有430万像素的旗舰机

2013年2月,当1300W像素已经成为旗舰级标配的时候,HTC One 的 430W 像素会让好多人以为编辑把前面的1打漏了……

而实际上,在手机已经出现同质化趋势的时候,HTC 敢于“做减法”的差异化路线即使以今天的眼光来看也是非常值得肯定的。

小编解析:
HTC One 的仅 430W 像素的摄像头从照片分辨率来看已经足够社交平台的照片分辨率,同时增强单个像素的“能力”,对极端条件下(比如夜景)的画质提升非常大。
再说个比较有趣的事儿:由于 HTC 采用的这颗 OmniVision OV4688/ST Microelectronics(意法半导体)VD6869 像素不高,且画质的确提升不少,以及成本也不高,被不少手机拿来做前置摄像头(比如IUNI U2、小米Note)

技术解析:
UltraPixel从字面理解就是“超级像素”,由于单词Ultra(超级)和Pixel(像素)组成。HTC One配备的CMOS传感器(感光元件),使用了目前智能手机中最大的2微米感光像素,目前标准像素尺寸为1.1微米,HTC One的像素尺寸几乎是标准尺寸的两倍,主流智能手机配备的1300万像素摄像头多采用1.12微米的感光像素,UltraPixel的像素面积是普通手机3倍以上,像素面积放大后,总像素就必然会下降,这也就是为什么HTC One的摄像头只有400万像素。
HTC One的2微米的传感器比一般卡片相机都大,是镜头中最贵重也是最重要的部分。为了使成像效果更佳,需要使用更少像素来做更大的感光元件,从而使每个像素能够更好的捕捉光线,获得比其他手机优秀的成像效果,这个原理也就是为什么传感器越大的相机成像效果越好。因此即使HTC One镜头的分辨率只有400万像素,但由于像素面积大且几乎每个像素都能充分利用,HTC One在拍照能力方面不仅没有减弱,反而大大增强。

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残念Renown

2015-01-20   SAMSUNG Galaxy Note Ⅲ·创造属于你的精彩
8楼

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V.只有430万像素的旗舰机 2013年2月,当1300W像素已经成为旗舰级标配的时候,HTC One 的 430W 像素会让好多人以为编辑把前面的1打漏了…… 而实际上,在手机已经出现同质化趋势的时候,HTC 敢于“做减法”的差异化路线即使以今天的眼光来看也是非常值得肯定的。 小编解析: HTC One 的仅 430W 像素的摄像头从照片分辨率来看已经足够社交平台的照片分辨率,同时增强单个像素的“能力”,对极端条件下(比如夜景)的画质提升非常大。 再说个比较有趣的事儿:由于 HTC 采用的这颗 OmniVision OV4688/ST Microelectronics(意法半导体)VD6869 像素不高,且画质的确提升不少,以及成本也不高,被不少手机拿来做前置摄像头(比如IUNI U2、小米Note) 技术解析: UltraPixel从字面理解就是“超级像素”,由于单词Ultra(超级)和Pixel(像素)组成。HTC One配备的CMOS传感器(感光元件),使用了目前智能手机中最大的2微米感光像素,目前标准像素尺寸为1.1微米,HTC One的像素尺寸几乎是标准尺寸的两倍,主流智能手机配备的1300万像素摄像头多采用1.12微米的感光像素,UltraPixel的像素面积是普通手机3倍以上,像素面积放大后,总像素就必然会下降,这也就是为什么HTC One的摄像头只有400万像素。 HTC One的2微米的传感器比一般卡片相机都大,是镜头中最贵重也是最重要的部分。为了使成像效果更佳,需要使用更少像素来做更大的感光元件,从而使每个像素能够更好的捕捉光线,获得比其他手机优秀的成像效果,这个原理也就是为什么传感器越大的相机成像效果越好。因此即使HTC One镜头的分辨率只有400万像素,但由于像素面积大且几乎每个像素都能充分利用,HTC One在拍照能力方面不仅没有减弱,反而大大增强。

速速解析iPhone拍照技术

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小编Winnie

2015-01-20   Nexus 4·Google四太子
9楼

回复8楼
速速解析iPhone拍照技术

纳尼,iPhone上还真没什么特殊技术,最高端的6plus 也只是相位对焦、光学防抖、和堆栈式CMOS…苹果的拍照好只是调校好,外加像素低~

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残念Renown

2015-01-20   OPPO R829T
10楼

回复9楼
纳尼,iPhone上还真没什么特殊技术,最高端的6plus 也只是相位对焦、光学防抖、和堆栈式CMOS…苹果的拍照好只是调校好,外加像素低~

iPhone的低像素可以和安卓手机的高像素媲美
图像还原性很好
应该有点技术的

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小编Winnie

2015-01-20   Nexus 4·Google四太子
11楼

回复10楼
iPhone的低像素可以和安卓手机的高像素媲美 图像还原性很好 应该有点技术的

嗯嗯,这个类似经验积累一样,功底深厚,本身技术方面并没有太多超越的地方~

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残念Renown

2015-01-20   SAMSUNG Galaxy Note Ⅲ·创造属于你的精彩
12楼

回复11楼
嗯嗯,这个类似经验积累一样,功底深厚,本身技术方面并没有太多超越的地方~

好吧

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