手機攝像頭組成部分

1、手機攝像頭由PCB板、鏡頭、固定器和濾色片、DSP（CCD用）、傳感器等部件組成。其工作原理為：拍攝景物通過鏡頭，將生成的光學(xué)圖像投射到傳 感器上，然后光學(xué)圖像被轉(zhuǎn)換成電信號，電信號再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過DSP加工處理，再被送到手機處理器中進行處理，最終轉(zhuǎn)換成手機屏 幕上能夠看到的圖像。PCB板就是攝像頭中用到的印刷電路板，分為硬板、軟板、軟硬結(jié)合板三種， 鏡頭鏡 頭是將拍攝景物在傳感器上成像的器件，它通常由由幾片透鏡組成。從材質(zhì)上看，攝像頭的鏡頭可分為塑膠透鏡和玻璃透鏡。玻璃透光性以及成像質(zhì)量都具有較大優(yōu) 勢，但玻璃透鏡成本也高。因此一個攝像頭品質(zhì)的好壞，與鏡頭也是有一定關(guān)

2、系的。比如諾基亞800采用的是卡爾蔡司認(rèn)證鏡頭，成像效果就會比普通鏡頭好一 些。當(dāng)然，它只是總效果的影響因素之一。鏡頭鏡 頭有兩個較為重要的參數(shù)：光圈和焦距。光圈是安裝在鏡頭上控制通過鏡頭到達傳感器的光線多少的裝置，除了控制通光量，光圈還具有控制景深的功能，光圈越 大，景深越小，平時在拍人像時背景朦朧效果就是小景深的一種體現(xiàn)。諾基亞800和魅族MX四核版的光圈都為f/2.2，小米2光圈為f /2.0，iPhone 4S光圈為f/2.4，數(shù)字越小，代表光圈越大，也就是說小米2的光圈最大，不加上其他因素的話理論上成像效果最好。另外鏡頭的另一重要參數(shù)是“焦距”。焦距是從鏡頭的中心點到傳感器平面上所形

3、成的清晰影像之間的距離。根據(jù)成像原理，鏡頭的焦距決定了該鏡頭拍攝的物體在傳感器上所形成影像的大小。比如在拍攝同一物體時，焦距越長，就能拍到該物體越大的影像。長焦距類似于望遠鏡。固定器和濾色片固 定器的作用，實際上就是來固定鏡頭，另外固定器上還會有一塊濾色片。濾色片也即“分色濾色片”，目前有兩種分色方式，一種是RGB原色分色法，另一種是 CMYK補色分色法。原色CCD的優(yōu)勢在于畫質(zhì)銳利，色彩真實，但缺點則是噪聲問題，一般采用原色CCD的數(shù)碼相機，ISO感光度多半不會超過400。相 對的，補色CCD多了一個Y黃色濾色器，犧牲了部分影像的分辨率，但ISO值一般都可設(shè)定在800以上。固定器和濾色片DS

4、PDSP又叫數(shù)字信號處理芯片，它的功能是通過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法運算，對數(shù)字圖像信號進行優(yōu)化處理，最后把處理后的信號傳到顯示器上。目前DSP廠商的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)都已經(jīng)比較成熟，各項技術(shù)指標(biāo)上相差不大。傳感器和DSP上面所說的DSP是CCD中會使用，是因為，在CMOS傳感器的攝像頭中，其DSP芯片已經(jīng)集成到CMOS中，從外觀上來看，它們就是一個整體。而采用CCD傳感器的攝像頭則分為CCD和DSP兩個獨立部分。傳感器傳感器是攝像頭組成的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)，它是一種用來接收通過鏡頭的光線，并且將這些光信號轉(zhuǎn)換成為電信號的裝置。簡單的理解，我們可以把傳感器看做是傳統(tǒng)相機用的膠片，雖然兩者原理不同，

5、但在相機整體組成結(jié)構(gòu)中有一定相似度。感光器件面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。常見的攝像頭傳感器主要有兩種，一種是CCD傳感器，一種是CMOS傳感器。兩者區(qū)別在于：CCD的優(yōu)勢在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復(fù)雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導(dǎo)致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價格非常高昂。在相同分辨率下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來說要低一些。傳感器相 對于CCD傳感器，CMOS影像傳感器的優(yōu)點之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優(yōu)異的影像品質(zhì)，付出代價即是較高的電源消耗量，為使電荷傳輸順 暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果

6、。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉(zhuǎn)換成電壓，讀取前便將其放大，利用3.3V的電源即可驅(qū)動，電源消耗量比 CCD低。另外偶爾還會提到CCM傳感器，CCM（Compact CMOS module）實際上是CMOS的一種，只是CCM經(jīng)過一些處理，畫質(zhì)比CMOS高一點，拍照時感應(yīng)速度也較快，但照片品質(zhì)還是遜色于CCD。目前，主流的手機用的都是CMOS傳感器，如三星Galaxy Note 2、iPhone 5、小米2、魅族MX四核版、諾基亞Lumia 800等。另外，有的廠家在宣傳中會提到“背照式”“BSI”等概念，實際上BSI就是背照式CMOS的英文簡稱，背照式CMOS是CMOS的一種，它改善了

7、傳統(tǒng)CMOS感光元件的感光度，在夜拍和高感的時候成像效果相對好一些。如iPhone 4、魅族MX四核版、中興U895、索尼愛立信LT15i等機器中都應(yīng)用了BSI傳感器，而iPhone 4的傳感器由OmniVision公司生產(chǎn)提供。另外，傳感器廠商中索尼也非常出名出名，索尼生產(chǎn)的一代背照式CMOS（BSI）命名為“Exmor R CMOS”，二代命名為“Exmor RS CMOS”。其中索尼LT26i、HTC凱旋X310e采用的就是Exmor R CMOS傳感器。從上面的各個名詞中我們知道，Exmor R CMOSExmor RS CMOS屬于背照式CMOS（BSI）的一種，而背照式CMOS（B

8、SI）又屬于CMOS的一種。概念上不能混淆。像素清晰度 手機攝像頭基礎(chǔ)知識解析手機中國【轉(zhuǎn)載】作者：馬則迪責(zé)任編輯：王琪2014年04月23日 05:270 【手機中國 導(dǎo)購】毋庸置疑，現(xiàn)今拍照已成為手機最重要的功能之一，也是消費者購買手機時的重要考量因素。甚至從某種程度上來說，手機已經(jīng)替代專業(yè)的相機，成為我們?nèi)粘Ｉ钪凶钪饕呐臄z工具。因此，在核心硬件玩到發(fā)燒之后，手機廠商們又開始把心思放在了大家關(guān)注的拍照功能上。“XXX像素”、“XXX傳感器”、“XXX鏡頭”、“XXX光圈”，當(dāng)面對這些被瘋狂叫囂的相機賣點時，作為并不精通相機的普通消費者，很多人變得茫然，開始只會做加減算法，似乎最高的就是

9、最好的，而關(guān)于這些參數(shù)所代表的真正意義，卻并不了解。所以，為了讓大家掌握一些基本的手機攝像頭知識，今天筆者就以市面上幾款熱門手機為例，對手機攝像頭構(gòu)成、成像要件進行簡要的解析，感興趣的朋友可以翻頁查看，同時也可以關(guān)注新浪微博SoloPhone進行交流。像素清晰度手機攝像頭的構(gòu)成首先，我們來了解一下手機攝像頭的構(gòu)成。需要注意的是，盡管我們將其稱為“手機攝像頭”或“手機相機”，但實際上，它的構(gòu)成組件和工作原理與傳統(tǒng)數(shù)碼相機無異，只是體積較小，所以“手機的數(shù)碼相機”的稱謂才是完整、正規(guī)的。手機攝像頭像素“像素”似乎是我們最熟悉的相機參數(shù)，在了解某款手機的相機時，首先看到應(yīng)該的就是“XXX萬像素”，多

10、數(shù)廠商也會把它當(dāng)做首要的宣傳點，那么這個像素究竟意味著什么呢？“像素”指的是相機傳感器上的最小感光單位，而我們通常所說的“XXX萬像素”實際是指相機的分辨率，其數(shù)值大小主要由相機傳感器中的像素點（即最小感光單位）數(shù)量決定，例如500萬像素就意味著傳感器中有500萬個像素點，和手機屏幕中的像素數(shù)量決定屏幕是720p或1080p分辨率是一個道理。傳感器上的像素點模擬圖像素決定照片質(zhì)量？人們通常會以為相機像素越高，拍的照片就越清晰，實際上這是很片面的。相機的像素唯一能決定的是其所拍圖片的分辨率，而圖片的分辨率越高，只代表了圖片的尺寸越大，并不能說明圖片越清晰。刨除其它因素，1300萬像素攝像頭和80

11、0萬像素攝像頭所拍的圖片，在電腦屏幕上呈現(xiàn)的只是尺寸不同，而清晰度幾乎是沒有區(qū)別的。不同的是，手機上查看圖片時，屏幕一般會將兩張圖片縮放至同一尺寸，此時1300萬像素攝像頭所拍圖片會擁有更高的像素密度（每英寸屏幕所擁有的像素數(shù)），理論上來講，清晰度更高、畫面細節(jié)更豐富。但是當(dāng)前主流的手機屏幕為1080p級別（19201080像素），無論是1300萬像素相機所得的42083120像素照片，還是800萬像素攝像頭的32002400像素照片，都超出了1080p屏的解讀范圍，最終都會以19201080像素顯示，所以肉眼所看到的清晰度也是沒有區(qū)別的。那么高像素的優(yōu)勢在哪里呢？如前文所言，更高像素的相機所

12、拍圖片的尺寸更大，假如我們想把樣張打印出來，以常規(guī)的300像素/英寸的打印標(biāo)準(zhǔn)來計算，1300萬像素相機所拍的42083120像素樣張，可打印17英寸照片，而800萬像素相機的32002400像素樣張，打印超過13英寸的照片就開始模糊了。很顯然1300萬像素相機樣張可打印的尺寸更大?？傊?，像素不能決定照片質(zhì)量，或者說像素并不是決定照片質(zhì)量的唯一要素。在電腦、手機屏幕等主要查看路徑上，1300萬像素相機、800萬像素相或者更高的1600萬像素、2070萬像素所拍照片的清晰度表現(xiàn)都是沒有區(qū)別的。所以，如果你對手機拍照的需求僅限于日常記錄和分享，那么市面上配備800萬像素、1300萬像素攝像頭的主流

13、千元手機，就能完全滿足你對照片清晰度的要求，而不必跟風(fēng)追求更高的像素數(shù)。但如果你對圖片有特殊需求，比如說沖印或后期裁剪作圖，那么筆者就向你推薦Lumia 1020這款手機。Lumia 1020鏡頭特寫Lumia 1020是目前攝像頭規(guī)格最高的手機，它的感光元件擁有4100萬像素成像能力，裁剪成我們常見的方形圖片后，在4:3畫幅時最大可生成3800萬像素的照片，而在16:9畫幅時則可生成3400萬像素的照片。lumia 1020其中，3800萬像素的圖片，在72像素/英寸的分辨率下，成像尺寸相當(dāng)于將近70個15英寸顯示屏的面積的總和，也就是如果你覺得你照的還OK，你可以把它沖印成巨型海報都行，這

14、使得Lumia 1020在細節(jié)表現(xiàn)力上對普通手機有著近乎碾壓式的優(yōu)勢。諾基亞Lumia 1020（行貨）參考售價 2999元公司名稱京東商城傳感器最關(guān)鍵既然像素不是決定圖片質(zhì)量的關(guān)鍵因素，那么誰才是呢？答案是傳感器。我們知道，在數(shù)碼相機還未興起的時候，傳統(tǒng)相機都使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機的傳感器就等同于“膠卷”。傳感器是相機最重要的組成部分，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。相機傳感器主要分兩種，CCD和CMOS。CCD傳感器雖然成像質(zhì)量好，但是成本較高，并不適用于手機，而CMOS傳感器憑借著較低的功耗和價格以及優(yōu)異的影像品質(zhì)，在手機領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。CMOS傳感器CMOS傳感器又分為背照式

15、和堆棧式兩種，二者系出同門，技術(shù)最早都由索尼研發(fā)，索尼背照式傳感器品牌名為“Exmor R”，堆棧式傳感器為“Exmor RS”。相對來說，傳感器尺寸越大，感光性能越好，捕捉的光子（圖形信號）越多，信噪比越低，成像效果自然也越出色，然而更大的傳感器卻會導(dǎo)致手機的體積、重量、成本增加。相機、手機傳感器尺寸對比背照式傳感器的出現(xiàn)，有效的解決了這個問題，在相同尺寸下，它使傳感器感光能力提升了100%，有效地改善了在弱光環(huán)境下的成像質(zhì)量。所以，之前在選購拍照手機時，用戶都會首先考慮攝像頭是否應(yīng)用了Exmor R背照式傳感器。背照式與正照式傳感器對比2012年8月，索尼發(fā)布了全新堆棧式傳感器（Exmor

16、 RS CMOS），需要注意的是，它和背照式傳感器并非演進關(guān)系，而是并列關(guān)系，堆棧式傳感器的主要優(yōu)勢是在像素數(shù)保持不變的情況下，讓傳感器尺寸變得更小，也可以理解為，在與背照式傳感器的像素數(shù)相同時，堆棧式傳感器的尺寸會更小，從而節(jié)省了空間，讓手機變得更薄、更輕。背照式和堆棧式傳感器對比相比而言，背照式傳感器的優(yōu)勢在于，在與堆棧式傳感器的像素數(shù)相同時，雖然傳感器尺寸更大一些，但單個像素點面積（單個感光面積）也會更大，從而使感光性能提升，自然暗光拍攝效果也就更好，整體成像效果更出色。所以，兩者各有特色、各有優(yōu)劣，不能簡單加以好壞之分，關(guān)鍵還要看廠商在傳感器尺寸和感光能力上如何取舍。從傳感器而言，筆者

17、向大家推薦的手機是索尼最新旗艦機型-XperiaZ2，俗話說近水樓臺先得月，該機獨占了索尼最先進的1/2.3英寸大型Exmor RS堆棧式傳感器（目前尺寸最大的堆棧式傳感器），像素數(shù)高達2070萬，并配備索尼單反相機專用G鏡頭。索尼Xperia Z2鏡頭特寫其優(yōu)勢是善于捕捉場景光線，充分利用相機鏡頭的強大功能拍出超高解析度的圖像，并擁有更高的感光度、減少噪聲，確保圖像平滑清晰，以更高的逼真度再現(xiàn)拍攝細節(jié)。索尼Xperia Z2索尼Xperia Z2參考售價 4999元公司名稱 京東商城鏡頭:多多益善鏡頭是將拍攝景物在傳感器上成像的器件，相當(dāng)于相機的“眼睛”，通常由由幾片透鏡組成，光線信號通過時

18、，鏡片們會層層過濾雜光（紅外線等），所以，鏡頭片數(shù)越多，成像就越真實。手機鏡頭從材質(zhì)上看，鏡頭可分為塑膠透鏡（Plastic）和玻璃透鏡（Glass），玻璃透鏡透光性以及成像質(zhì)量要更好，但成本也更高，所以手機鏡頭大多由塑料鏡片組成。假若鏡頭由5層塑料鏡片組成，我們就稱其為5P（Plastic）鏡頭，而如果鏡頭由4層塑料鏡片+1層玻璃鏡片組成，我們就應(yīng)當(dāng)稱其為4P1G鏡頭。不過由于行業(yè)對此缺乏統(tǒng)一的認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)，通常會把5P鏡頭理解為由5層鏡片組成的鏡頭，即使是4P1G鏡頭也會將其稱為5P鏡頭。目前市面上的手機大多采用5P或6P鏡頭，例如小米3就采用了5P鏡頭（4層塑料鏡片+1層藍光玻璃鏡片），而小

19、可樂則采用了更高級的6P鏡頭（5層塑料鏡片+1層藍光玻璃鏡片），理論上來講，小可樂的鏡頭成像更真實。小米3的5P鏡頭小可樂手機的6P鏡頭小可樂手機參考售價 799元公司名稱 京東商城光圈:還是大了好除了過濾雜光外，鏡頭還決定了一個非常重要的相機參數(shù)，光圈。光圈由鏡頭中幾片極薄的金屬片組成，可以通過改變光圈孔的大小控制進入鏡頭到達傳感器的光線量。光圈的值通常用f/2.2、f/2.4來表示，數(shù)字越小，光圈就越大，兩者成反比例關(guān)系。光圈演示圖它的工作原理是，光圈開得越大，通過鏡頭到達傳感器的光線就越多，成像畫面就越明亮，反之畫面就越暗。因此，在夜拍或暗光環(huán)境下，大光圈的成像優(yōu)勢就更明顯。除了控制通光

20、量，光圈還具有控制景深的功能。生活中，我們時常會看到背景虛化效果很強的照片，不僅突出了拍攝焦點，還具有很唯美的藝術(shù)感，而這就是所謂的景深。光圈開的越大，景深越小，背景虛化效果就更明顯。小景深（背景虛化）效果圖所以，我們在選購拍照手機時，應(yīng)該優(yōu)先選擇光圈更大的產(chǎn)品。目前市場上的手機大多采用了f2.4、f/2.2或f2.0大光圈，而聯(lián)想VIBE Z的光圈則達到了f1.8，是現(xiàn)今光圈最大的手機。聯(lián)想VIBE Z采用f1.8大光圈聯(lián)想VIBE Z擁有前后雙攝像頭，其前置攝像頭為500萬像素，而后置攝像頭達到了1300萬像素（帶有雙LED閃光燈），并采用IMX135索尼新一代堆棧式傳感器，擁有F1.8超

21、大光圈，相比F2.2光圈鏡頭進光量增加了49%，可以為用戶帶來更好的弱光成像表現(xiàn)。聯(lián)想VIBE Z聯(lián)想VIBE Z參考售價 1999元公司名稱 京東商城ISP芯片是“大腦”在說ISP（Image Signal Processing 中文譯為“圖形信號處理”）之前，我們先來了解一下手機的拍照過程。按動快門后，光線從鏡頭進入，到達傳感器，傳感器負責(zé)采集、記錄光線，并把它轉(zhuǎn)換成電流信號，然后交由ISP圖形信號處理器（以下簡稱ISP芯片）進行處理，最后由手機處理器處理儲存。所以，ISP芯片是拍照過程中的運算處理單元，其地位相當(dāng)于相機的“大腦”。ISP芯片的作用就是對傳感器輸入的信號進行運算處理，最終得

22、出經(jīng)過線性糾正、噪點去除、壞點修補、顏色插值、白平衡校正、曝光校正等處理后的結(jié)果。ISP芯片能夠在很大程度上決定手機相機最終的成像質(zhì)量，通常它對圖像質(zhì)量的改善空間可達10%-15%。ISP芯片分為集成和獨立兩種，獨立ISP芯片處理能力優(yōu)于集成ISP芯片，但成本更高。一、集成ISP芯片當(dāng)前的手機大多采用處理器附帶的集成ISP芯片，也就是ISP芯片集成在手機的處理器里。目前高通驍龍系列、英偉達Tegra系列處理器內(nèi)部都集成有ISP芯片。例如索尼xperia Z2、OPPOFind5就是采用了高通處理器附帶的集成ISP芯片。集成ISP芯片的高通驍龍?zhí)幚砥鞑捎锰幚砥髋涮椎募蒳SP芯片優(yōu)勢是降低了手機

23、的研發(fā)和生產(chǎn)成本，但缺點是：1、優(yōu)秀的處理器廠商并不一定擅長開發(fā)ISP芯片，其成像質(zhì)量不如獨立ISP芯片；2、無法保證與所選用的傳感器契合，兩者如果配合不好，對成像質(zhì)量是有負作用的，這就限制了手機對傳感器的選擇；3、當(dāng)前相同價段的手機大多采用相同的處理器，相同的處理器就意味著相同的ISP方案，這就導(dǎo)致嚴(yán)重的同質(zhì)化現(xiàn)象。不過這其中也有一個特例，那就是iPhone，眾所周知，iPhone搭載的是自家的蘋果處理器，所以，盡管iPhone采用了集成ISP芯片，但以上缺點卻是不存在的。二、獨立ISP芯片獨立ISP芯片是獨立于處理器而存在的，雖然成本較高，但優(yōu)勢也是比較明顯的。除了運算能力、成像質(zhì)量更優(yōu)秀

24、外，一般的獨立ISP芯片都是手機商向ISP提供商定制的，所以與相機其他組件的契合度更佳，成像也有屬于自己的風(fēng)格、特色。富士通MB91696AM獨立圖像信號處理器結(jié)構(gòu)框架目前富士通是主要的獨立ISP芯片提供商，三星GALAXYS4就是采用了富士通的獨立ISP芯片。富士通獨立ISP芯片所以，從ISP芯片的技術(shù)高度而言，筆者向大家推薦的是采用獨立ISP的三星GALAXY S4這款手機。三星GALAXY S4三星GALAXY S4內(nèi)置200萬像素前置+1300萬像素后置攝像頭，采用3.06英寸索尼Exmor RS堆棧式傳感器，加入F2.2光圈，配置屬一流水平。另外，GALAXY S4還支持前后攝像頭取

25、景拍照、有聲拍照、動態(tài)拍照、軌跡拍照等功能。三星GALAXY S4參考售價 3266元公司名稱 京東商城軟件算法很重要除了ISP芯片處理外，軟件算法同樣對手機成像效果起到至關(guān)重要的作用。ISP芯片對傳感器輸入的電流信號進行處理后，首先會生成未經(jīng)加工的原始圖像，而軟件算法就好比對原始圖像在內(nèi)部進行了一番“PS”，優(yōu)化圖像的色彩、色調(diào)、對比度、噪點等，最后生成我們所看到的jpg格式圖片。當(dāng)然，由于每個人的PS技術(shù)和風(fēng)格都不一樣，所以即便是同一張照片，每個人最終也都會P成不同的風(fēng)格。同理，每部手機的軟件算法不同，最終的成像效果和風(fēng)格也是不一樣的，比如vivo手機通常會提升對比度，而iPhone則追求自然的效果。最重要的是，如果軟件算法優(yōu)秀，就可以把圖片優(yōu)化的很漂亮。我們都知道iPhone 5s的相機配置并不高，像素僅為800萬，背照式傳感器和自家集成ISP芯片在技術(shù)上雖然很優(yōu)秀，但也絕不是頂尖級別，那么為何iPhone 5s的整體成像素質(zhì)是最優(yōu)秀的呢？這除了iPhone 5s的單個像素面積高達1.5微米外，主要歸功于iPhone 5s的軟件算法比較優(yōu)秀。軟件算法是iPhone 5s的殺手锏iPhone 5siPhone 5s參考售價 4898元公司名稱 京東商城閃光燈哪個好？閃光燈是增加相機曝光量的方式之一，在暗光環(huán)境下會打亮