科普贴从手机摄像头的原理看华为小米方向

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最近几天,redmi负责人卢伟冰和荣耀负责人赵明在微博上吵得火热,就“一亿像素方向是否错了”双方你来我往,最终以荣耀V30送检DXOMARK,荣耀方单方面退出辩论而偃旗息鼓,但谁对谁错,还是没有个结果,今天我们通过手机摄像头的原理来一探究竟!手机摄像头主要由以下几个部分组成:PCB板、DSP(数字处理芯片)、传感器(SENSOR)、固定器(HOLDER)、镜头(LENSASS′Y)。其中镜头(LENSASS′Y),DSP,传感器(SENSOR)是最重要的三个部分。工作流程拍摄景物通过镜头,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。镜头镜头是将拍摄景物在传感器上成像的器件,它通常由由几片透镜组成。从材质上看,摄像头的镜头可分为塑胶透镜和玻璃透镜。镜头有两个较为重要的参数:光圈和焦距。光圈是安装在镜头上控制通过镜头到达传感器的光线多少的装置,除了控制通光量,光圈还具有控制景深的功能,光圈越大,景深越小,平时在拍人像时背景朦胧效果就是小景深的一种体现。景深是指在摄影机镜头前能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。数值越小,光圈越大,进光量越多,画面比较亮,焦平面越窄,主体背景虚化越大;数值越大,光圈越小,进光量越少,画面比较暗,焦平面越宽,主体前后越清晰。焦距焦距是从镜头的中心点到传感器平面上所形成的清晰影像之间的距离。根据成像原理,镜头的焦距决定了该镜头拍摄的物体在传感器上所形成影像的大小。比如在拍摄同一物体时,焦距越长,就能拍到该物体越大的影像。长焦距类似于望远镜。2.DSP(数字处理芯片)DSP的功能是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号进行优化处理,最后把处理后的信号传到显示器上。DSP结构框架:(1).ISP(imagesignalprocessor)(镜像信号处理器);(2).JPEGencoder(JPEG图像解码器)。ISP的性能强大是决定影像流畅的关键,JPEGencoder的性能也是关键指标之一。而JPEGencoder又分为硬件JPEG压缩方式,和软件RGB压缩方式。DSP控制芯片的作用是:将感光芯片获取的数据及时快速地传到baseband中并刷新感光芯片,因此控制芯片的好坏,直接决定画面品质(比如色彩饱和度、清晰度)与流畅度。3.传感器传感器是摄像头组成的核心,也是最关键的技术它是一种用来接收通过镜头的光线,并且将这些光信号转换成为电信号的装置。感光器件面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。摄像头传感器主要有两种,一种是CCD传感器,一种是CMOS传感器。两者区别在于:CCD的优势在于成像质量好,但是由于制造工艺复杂,成本居高不下,特别是大型CCD,价格非常高昂。在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜,但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。相对于CCD传感器,CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低,CCD为提供优异的影像品质,付出代价即是较高的电源消耗量,为使电荷传输顺畅,噪声降低,需由高压差改善传输效果。另外偶尔还会提到CCM传感器,CCM(CompactCMOSmodule)实际上是CMOS的一种,只是CCM经过一些处理,画质比CMOS高一点,拍照时感应速度也较快,但照片品质还是逊色于CCD。有的厂家在宣传中会提到“背照式”“BSI”等概念,实际上BSI就是背照式CMOS的英文简称,背照式CMOS是CMOS的一种,它改善了传统CMOS感光元件的感光度,在夜拍和高感的时候成像效果相对好一些。相对来说,传感器尺寸越大,感光性能越好,捕捉的光子(图形信号)越多,信噪比越低,成像效果自然也越出色,这就是“底大一级压死人”通常所说的“XXX万像素”实际是指相机的分辨率,其数值大小主要由相机传感器中的像素点(即最小感光单位)数量决定,例如万像素就意味着传感器中有万个像素点,和手机屏幕中的像素数量决定屏幕是p或p分辨率是一个道理。除了硬件设备,软件算法对于最后的成像也起着至关重要的作用,这就是同样的硬件为什么在不同的相机软件下最终成像不同。现在让我们来看看华为和小米争议的焦点:全球首款一亿像素三星ISOCELLBrivhtHMXSOCELLBrightHMX拥有超过1亿个有效像素,可以拍摄出极为清晰,细节丰富的照片,即使在极端照明条件下,也可以产生出色的照片。作为首款采用1/1.33英寸大尺寸的移动图像传感器,HMX在弱光条件下可以吸收比较小传感器更多的光,并且其像素合并Tetracell技术使该传感器可以模仿大像素传感器,从而产生更亮的亮度。27Mp图片。在明亮的环境中,Smart-ISO是一种机制,可以根据环境的照度智能地选择放大器增益的水平,以实现最佳的光电信号转换,然后切换到低ISO以改善像素饱和度并生成生动的照片。该机制在较暗的设置中使用高ISO,有助于减少噪点,从而使图像更清晰。我们刚刚说过,传感器是决定图像质量的关键因素,让我们来看看华为和小米的三款当家机型,数据来自DXOMARK。华为荣耀V30Promate30Pro5G小米CC9Pro三款手机的传感器尺寸分别为V/1.7、mate/1.7、CC91/1.33,从数据上不难看出,小米CC9pro搭载的这颗一亿像素具有最大的传感器尺寸,从硬件方面来说,无疑是更胜一筹。至于所谓的一亿像素这么大有用吗?当然有,一亿像素本身就是一个巨大进步,而且三星的这颗移动图像传感器不仅仅实在像素上领先,在传感器大小、ISOCELL技术、Smart-ISO技术上皆有不俗的进步。作为国内市场的龙头大哥,不能因为自己没抢到新发布的电动车,就说电动车没用,还不如自己的老二八蹬的快,这就有点吃不到葡萄说葡萄酸了。



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