从11万像素到4000万三摄 回顾了手机拍照的成长之路

　　用手机抵押拍照，已成为大多数人习以为常的动作。上到白发苍苍的老人，下到刚会玩手机的小孩，谁都可以拿起手机，打开摄像头去记录自己的生活。
　　从最早的手机拍照概念被提出，到现在成为手机上不可或缺的一项功能。短短 18 年间，手机上的这个小小的摄像头从无到有，从点到面，从功能到玩法，一步一步融入并改变着我们的社交生活。
　　“前后 2000 万像素、双摄三摄、AI 摄影……” 这类科技小白都听了无数遍的名词，代表了一个年代的手机摄像头发展史，就在现代人对手机拍照这件事情越来越挑剔的时候，可曾有人想过，手机上的这个小小的摄像头，都经历了哪些变化？
　　如今手机拍照 18 岁了，钛媒体梳理了手机摄影技术的发展史，看看这个刚刚成年的小伙子在自己的青春时代都学会了一身怎样的本事。
　　第一个吃螃蟹的人：夏普 J-SH04
▲ 夏普 J-SH04
　　一项技术什么阶段最困难（difficult)？那必然是从无到有的第一步，如果是一个广大用户急需的功能自然好说，但是在 2000 年这个时间，对于手机拍照来说可不是什么好时代。从打电话发短信，到彩屏，再到拍照，这几个基础功能连接起来就需要十几年之久，手机上塞下一个摄像头，在 18 年前还是非常荒诞的念头。
　　2000 年 9 月，世界上第一款配备摄像头的手机诞生——夏普 J-SH04。它的摄像头像素仅有区区 11 万像素，你没听错，11 万像素，连打印一寸照片的像素都不够，并且，它还没有自动对焦，没有美颜，没有闪光灯。夏普 J-SH04 一经发布就受到了空前的冷落，消费者（Consumer)根本不买账，为什么我要用手机拍照？它的像素还这么低，我可以用相机啊。
　　一系列的质疑差点让推动手机摄影的夏普怀疑人生，不过好在这一做法点醒了其他的手机制造商。虽然夏普 J-SH04 市场上的表现并没有预想中的那么热情，但在手机上加上拍照模块却成了随后几年手机发展的主流趋势。
　　在随后的几年中，夏普又先后发布了首款百万像素级手机夏普 J-SH53、以及首款光学变焦手机夏普 V602SH。慢慢随着科技的发展，夏普成功变成了手机拍照功能的领导者。
　　迎来千万级像素：三星 B600
▲ 三星 B600
　　手机拍照这几个字犹如投入湖中的石子，激起当时各大厂商的争先发展。2003 年，松下发布了世界上第一台能够自动对焦的手机 P505iS，虽然对焦速度和对焦成功率很一般，但在当时来讲也已经是大大改善了人们的拍照体验了。
　　而后到了 2006 年左右，消费者对手机的拍照需求进一步增多，对其拍摄质量也有了更高的要求，200-300 万像素的手机已经开始遭到了鄙视。为了配合 2-3 寸的手机屏幕，三星便率先发布了千万级像素的手机——B600。
　　三星 B600 是全球首款内置 1000 万像素摄像头的拍照手机，具备 3 倍的光学变焦，5 倍的数码变焦，并具备闪光灯，自动对焦，快门速度为 1/2000，但从镜头来看，它更像是款数码相机。
　　傍大腿的鼻祖，诺基亚与卡尔 · 蔡司：N90
▲ 诺基亚 N90
　　现在我们可以看到很多手机都会与传统光学巨头进行合作，例如摩托罗拉与哈苏、华为与徕卡等，但你还记得这种合作模式的开端吗？没错，它就是曾经的手机霸主诺基亚。
　　时间来到 2005 年，诺基亚发布了一款双转轴设计的 “奇葩” 手机 N90，它为拍照在外形上专门设计成一个便携开盖相机的模样。在手机摄像头方面，诺基亚 N90 只有 200 万像素的水平，实际呈现的画质也没有特别出类拔萃。
　　尽管如此，但 N90 还是开创了手机厂商与传统光学影像巨头合作的先河，并且其后代产品(Product)凭借大师级光学影像巨头的光环而收获了市场的认可。
　　乔帮主带着 VGA 视频改变世界：iPhone 3GS
▲ iPhone 3GS
　　说到手机，那苹果家的乔老帮主就不能不提了。2009 年，iPhone 3GS 正式发布，这时国内对于苹果这个品牌的认知度还没有现在那么火，但这也改变不了乔帮主对手机拍照的改变。
　　也正是 iPhone 3GS，人们不再止于用手机记录简单的照片，其 VGA 画质的录像让人们还可以开始用手机录下生动的动态视频，记录更多更美好的生活细节。
　　拍照虽专业，但是是条不归路：诺基亚 N8
▲ 诺基亚 N8
　　2010 年，一个新老时代交替斗争的年月，先有诺基亚 N8 应运而生。其凭借 1200 万像素的卡尔 · 蔡司认证镜头，支持 2 倍数码变焦，以及 F/2.8 的光圈，还加入了前所未有的氙气闪光灯，高大上的配置和让人眼前一亮的新闪光灯，让人有种 “专业” 的错觉。
　　不过这种 “专业” 也让诺基亚与群众基础产生了距离感，其复杂的拍照设置，让初学者望而却步让老玩家恨之入骨。没想到自此之后，诺基亚每代新机都没有逃过这条老路，从哪跌倒的继续在哪跌倒，直到被多家收购层层专卖，最终变成了走上神坛成为全世界市值最高的公司！
　　第一款双摄手机：LG P925
▲ LG P925
　　对于现在这些新发布的手机来说，双摄已经成为了必备特点，可你知道吗，最早的双摄手机可是在 2011 年就有了，并且还是 LG 最现在发布的。
　　2011 年的 2 月 14 日，LG 在 MWC 展会上发布了 P925 这台安卓机，配置本身亮点不多，重头戏在背面：双 500 万像素摄像头，可以通过(tōng guò)偏振技术拍出类 3D 效果的照片，这个创新性功能确实足够亮眼。
　　但市场冷静过后才明白到：这其实只算是一个食之无味弃之可惜的鸡肋功能，人们初期还会幻想两个摄像头合作会不会拍出超级清晰和惊艳的照片，然而再到后来的 HTC G17，也没有实现手机双摄像头的画质突破。
　　但是，双摄像头的引入，也为当时发展速度放缓的手机传感器、镜头、软件算法带来了一口甘露，它在向市场证明：手机拍照在够用的基础上，还应该要具有更高的可玩性和趣味性。
　　高像素之争打响：2010-2013 年百花争艳
▲ 诺基亚 808 PureView
　　其实关于手机拍照像素的问题，一直是各家厂商必争的领域之一，而这个战场最火热的时代就是 2010-2013 年间。在当时的情况下，更高的像素将会为手机拍照的细腻程度带来质的提升。也正是因为这个原因，提高像素几乎成了智能手机发展史上，很长一段时间里的 “主旋律”。
　　2012 年诺基亚推出 808 PureView 就是非常典型的一个例子，“PureView” 作为全球首款采用 PureView 成像技术，4100 万像素传感器、卡尔 · 蔡司镜头和像素超采样技术的智能(intelligence)手机，诺基亚 808 PureView 开启了智能手机影像的全新时代。
　　不过可惜的是，Symbian 当时已经是迟暮之年，无法和大热的 Androi
　　D、iOS 等智能(intelligence)变革下的新宠争锋，这也促使该款手机成为诺基亚开发的最后一款 Symbian 手机，自此 Symbian 变为绝唱。
▲ 索尼 XperiaZ1
　　与诺基亚不同，索尼的手机一直在国内市场不温不火。手机典当要以财物作质押，有偿有期借贷融资的一种方式。这是一种以物换钱的融资方式，只要顾客在约定时间内还本并支付一定的综合服务费（包括当物的保管费、保险费、利息等），就可赎回当物。但这并不能成为其不努力的理由，喜欢 “树标杆” 的索尼一直在传感器领域拥有非常深厚的功底，想要将其放在移动终端（Terminal)也不是难事。顺应 “高像素” 的趋势（trend)，索尼 XperiaZ1 横空出世。
　　索尼 XperiaZ1 装载了索尼 G 镜头，内置 1/2.3 英寸 2070 万像素传感器，以及移动版 BIONZ 影像处理器。拥有 F2.0 大光圈 27 毫米广角镜头，可以在弱光条件下获得更好的照片效果。
　　而根据专业 DxOMark 的评价称，索尼 XperiaZ1 在曝光（exposure)、白平衡、室外拍摄、色彩还原、降噪性能等一系列指标上表现异常出色，同时其自动对焦性能非常快速和干净利落，在智能手机中也首屈一指。
　　前有高像素后有大像素：HTC
▲ HTC Ultrapixel 技术
　　其实高像素也并不是手机摄像追求的唯一话题，在原本就有限的体积内，塞入更多的像素，成像质量未必会好。在这种情况下，个别厂商开始在增大单像素尺寸，其中最激进的非 HTC 莫属了。
　　如果将有限的体积（volume)比作一个盘子，高像素就是往盘子中放红豆，通过数量增多形成像素更高的像素。而 HTC 的做法则是放入大枣，减少像素数量增大单个像素点大小，让单个像素拥有更高的进光量，以此获得更优秀的夜间拍照体验。
　　HTC Ultrapixel 技术即是如此，其最大的特性是拥有 2μ超大像素，感光率比普通手机摄像头的高出 300%，进光量是当时多数手机的 3 倍。然而遗憾的是，同样因为高像素尺寸，使其摄像头的像素数量仅有 408 万。实际拍摄效果惨不忍睹，无论是显示器观看还是打印照片都有 “马赛克” 现象。
　　HTC 的想法其实并没有错，可是怎奈当时的科技与研发还没有更深入。近年来，随着传感器(transducer)与软件技术的逐渐完善，大像素又被人重新提起。谷歌 Pixe
　　L、三星 S7 以及更多的国产厂商都加入其中，1.4μ
　　M、1.55μm 甚至更大的单位像素都开始冒出来，不过他们实际拍摄效果要比 HTC 好太多了。
　　拍照重点转向对焦：LG G3 & 三星 Galaxy S5
▲ LG G3
　　G3 作为 LG 的旗舰（flagship）产品(Product)在 2014 年被推到市场，在这个阶段大家更注重拍照的像素，1300 万乃至 2100 万、4100 万像素的手机都陆续上市，但消费者对像素追求的心已经被各大厂商刷的不再那么敏感。这个时候 LG 就将拍照的重点转向了对焦的升级，G3 就带着激光对焦的传感器而来。
　　G3 搭载了传感器会从和摄像头同侧的一个窗口中发射出一道锥形激光光束，不断的反复根据激光反射回来的时间长短来判断物体的距离，继而完成对焦。该技术使对焦速度达到 276 毫秒，甚至比人眨一下眼还要快。
　　并且，由于它采用主动发射的对焦技术，所以在暗光环境下，也能带来迅速准确的对焦体验。同时也配备了完整专业的光学防抖系统(system)，消费者举起手机拍照的场景和欲望又得以加强了。
　　不过它也有个弊端，就是因为激光发生的功率有限，所以只能对焦近处的物体。
▲ Galaxy S5
　　在 2014 同年的 MWC 大展上，三星也发布了自己的旗舰 Galaxy S5。与 LG 不谋而合，三星这次也将手机拍照的重心转向了对焦，在 Galaxy S5 上次搭载 PDAF 相位对焦技术。其可以采用的图像传感器，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，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。
　　其实手机中的 PDAF 相位对焦技术，就像我们人类的双眼，利用实际视觉感受就可以判断物体的远近。有了 PDAF 技术就不会像传统反差对焦一样，来回调整焦距才能断定正确的焦点了。总之，这一技术可以显著提升对焦速度。后来苹果也在 iPhone 6 上搭载了这一相位对焦技术，名叫 Focus Pixel。
　　双摄让手机摄影全面提升：iPhone Plus & 华为
▲ iPhone 7 Puls
　　在诺基亚没落以后，苹果用 iPhone 扛起了手机发展的大旗，一代代的 iPhone 迭代(更替)总会让人看到更新的未来，在手机摄影上也不例外，iPhone Plus 机型让我们看到了双摄的另一种用法，让双摄从 3D 的歧途回归正轨。
　　双摄的优点在低光成像和景深效果上优化（optimalize）全面，让很多厂商趋之若鹜。 双摄之所以会流行，最主要的原因就是因为通过算法，它可以为我们的拍照带来类似大光圈拍照的背景虚化效果。目前市面上的主流双摄方案(fāng àn)，可以大致分为四种：景深双摄、黑白 + 彩色双摄、超大广角 + 普通双摄以及广角 + 长焦双摄，其中最典型的就是苹果与华为的双摄解决方案。
　　而苹果就是通过(tōng guò)采用两个不同焦距的摄像头，使其实现 2 倍的光学变焦能力。并且通过双摄算法，使 iPhone 也有自己的大光圈模式。拥有了硬件上的强大优势，苹果再结合自己优秀的算法，自然而然就得到了更好的拍摄效果。
▲华为 P20 Pro
　　与苹果的双焦段镜头不同，华为采用的则是黑白彩色双摄的解决方案，黑白摄像头由于去掉了色彩滤光片，所以像素接受光的能力更强，能够带来细节更丰富锐利的画面，而通过算法，使它和彩色摄像头的色彩信息相结合，从而保留了两个摄像头的优点。手机抵押就是债务人或第三人不转移法律规定的可做抵押的财产的占有，将该财产作为债权的担保，当债务人不履行债务时，债权人有权依法就抵押物卖得价金优先受偿。并且支持大光圈模式(pattern)。
　　在最新发布的 P20 Pro 上，华为更是 “丧心病狂” 的用上了三摄的方案，在原有方案基础上增加了一个长焦镜头，从而让自家产品也有了光学变焦的能力。并且，现在华为的软件层面其实并不比苹果差，各种面对小白与专业摄影爱好者的功能层出不穷，满足了不同阶段用户的需求，在市场(shì chǎng)中获得了不错的口碑。
　　从卡尔 · 蔡司到徕卡，为什么手机摄影总喜欢傍大腿？
▲ 华为与徕卡合作
　　从诺基亚与卡尔 · 蔡司，到现在华为与徕卡、OPPO 与施耐德，为什么手机厂商总会在自己的摄像头上加上这些相机厂商的认证？他们之间到底是怎么样的关系？
　　其实卡尔 · 蔡司、徕卡以及施耐德这些厂商，在相机领域都是大名鼎鼎处于金字塔最顶尖的位置，手机厂商与其合作也是无可厚非，通过(tōng guò)他们强大的技术底蕴对自己的摄像头、色彩以及虚化等方面进行调校。
　　这里有个误区，并不是打上这些 LOGO 就是他们生产的镜头，而是由其他厂商代工的，在设计好样品之后送到镜头厂商那边，进行标准检测，修改好一些不符合标准的地方，最终合格的镜头就会打上其 Logo，以证明该镜头达到了该厂商的标准。
　　其中最成功的就属徕卡与华为之间的合作，本来徕卡在摄影圈无人不晓，但对于大众消费者来说则比较陌生，凭借华为的产品(Product)，徕卡得到了更高的认知度。而华为呢，则是大量使用徕卡的独家技术，例如 Summilux 光学结构、色彩控制（control)算法以及各种光学控制数据（data)等，得到了更加完美的手机摄影优化方案(fāng àn)。
　　手机摄影未来还有广阔天地：硬件与 AI
▲ 各类传感器对比
　　手机作为一个移动终端，小巧轻便是它的必备属性，这个特点也限制了它在拍照硬件上的大小。上面这张图就可以清晰表现手机 CMOS 与相机之间的差距。
　　随着技术的发展，手机的 CMOS 也在日益增大，例如 1/1.7 英寸级的 CMOS 如今成为手机摄像头传感器的新选择。而更多手机也用上了 1/2.3 英寸级的传感器。这些传统卡片 DC 相机使用的传感器，已经成为了新一代拍照手机的选择。
　　除此之外，索尼作为手机 CMOS 最大的上游供应商，也研发出了堆栈结构的 CMOS。它在传统的感光层与底部电路之间增加了一层 DRAM 动态存储器，从而让感光元件具备短时间拍摄大数据量影像的能力。比如 1 秒钟能录 960 帧 720P 分辨率的视频，正常视频可以进行 32 倍的慢放处理。
　　当然，手机摄影硬件也不止 CMOS 单一一项那么简单，包括电子光圈、镜头结构以及变焦方案等等方面都会成为硬件限制发展的门槛，面对这些问题的解决，我们也将看到未来手机摄影更好的发展。单反相机抵押相机内一块平面反光镜将两个光路分开：取景时反光镜落下，将镜头的光线反射到五棱镜，再到取景窗；拍摄时反光镜快速抬起，光线可以照射到胶片或感光元件CMOS或CCD上。
▲ AI 场景识别技术
　　除了硬件上的提升外，拍照功能搭配（collocation)软件辅助已经不是什么新鲜事了，双摄方案下的虚化算法算是先行军，而后像华为的夜景降噪、AR 萌表情以及各种美颜算法，都是基于软件层面对手机摄影的更深入探讨，这些功能不单能弥补手机摄影的不足，也能提高消费者的可玩性。
　　在未来的手机发展中，手机摄影与 AI 相结合是一个必然的趋势。利用 AI 算法识别拍摄场景，优化手机拍摄参数这已经是小 Case，众多厂商目前已经都有相应技术公布。而大热的美颜自拍就更不用提了，其中以美图为代表的超强补偿算法深的各路小姐姐们的喜爱，现在甚至能视频动态美颜。
　　但更深入的 AI 应用将会更多，举个例子，在一个美丽的户外风景，AI 会通过(tōng guò)定位、时间以及以往用户在此地的拍摄习惯，为消费者进行拍摄教学，给出最佳拍摄时间、拍摄参数以及拍摄角度等信息。还有就是 AR 的实际使用，通过 AI 进行动态捕捉、环境重造，未来的某一天也许你可以足不出户用手机拍遍世界任何一个角落。
　　通过软硬件结合的方式，未来手机摄影将会提供给我们更加优异的拍摄效果，并且满足小白与专业摄影师两方面的需求，这也成为现在各家手机厂商追逐的目标和卖点。