如何做好手机拍照?OPPO可能找到了正确的方向

时间:2021-09-15 00:32:27 作者:kingsseo

2000年11月,夏普在日本推出了一款“运营商定制手机”J-SH04。尽管这款机型的造型即便在当时来说也算不上美观,性能和彼时的“机皇”诺基亚9110相比简直不值一提,但是其却凭借着一个极为重要的技术创新,被永远地留在了史册上。

因为,它是全球首款具备拍照功能的手机。

如何做好手机拍照?OPPO可能找到了正确的方向

回溯历史不难发现,自从手机加入了摄像头以来,各大厂商在“如何让手机拍照效果更好”这个问题上,基本已经经历了三个阶段。即最早疯狂迷信像素阶段,后来唯算法和AI至上论阶段,以及如今重归硬件探究、重视大底和高素质镜头的阶段。

老实说,其实并不能责怪厂商过去在手机影像设计上走过的弯路,毕竟每个时代都有当时客观的技术条件限制。但问题就在于,对于如今的顶级拍照手机来说,当定制CMOS已经接近1英寸大小,当AI算法已经几乎把ISP的能力用到极限,当10bit甚至12bit这种超出民用显示设备能力的色彩格式都被用于手机的影像系统时,还有什么办法才能够给手机的影像表现带来大的突破呢?

如何做好手机拍照?OPPO可能找到了正确的方向

2021年8月19日下午,OPPO用一段仅有19分钟的“未来影像技术发布会”,公布了他们最新一批即将投入量产的影像技术。除了我们三易生活此前就已经报道、分析过的新一代屏下摄像方案外,其他三项技术则是首次对外公开。

并且更有意思的是,在仔细品味OPPO这三个新的影像技术后我们发现,OPPO从这些技术中所透露出的研发方向,很有可能代表了智能手机影像发展的下一个阶段,一个更加务实、同时也更令摄影爱好者熟悉的阶段。

首先,OPPO公布了他们全新的传感器像素设计

首先,我们先从OPPO的新款CMOS传感器看起。众所周知,对于如今的智能手机来说,“超大底”的发展基本已经走到了瓶颈,因为更大的传感器面积必然会增加法兰距,从而导致需要实用更厚的镜头模组、更凸起的相机模组,以及更厚的机身。但如果不增加CMOS传感器的面积,则物理层面上的单像素感光能力又很难得到提升。

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那么有没有什么新办法,能在不加大CMOS面积的前提下增加感光能力呢?答案是有的。那就是修改传感器的像素布局,在传统RGGB像素间隙里“塞”进不感应颜色,只感应光线强度的W白色像素,将其变成RGBW结构,这样就能大幅强化CMOS的感光能力了。

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当然,加入W白色像素并非没有代价。一方面,它会降低CMOS最终实际参与RGB成像的像素数量,就意味着要想维持解析力,RGBW传感器本身就得足够大,像素足够多。另一方面,传统的CMOS传感器是RGGB四个像素一组,但加入白色像素之后,相邻的四个像素里必然无法同时包含RGB三原色,这就会影响到成像质量,甚至产生伪色和摩尔纹。

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为了解决以上的这些问题,OPPO一方面在他们的新款RGBW CMOS传感器里采用了“硬件四像素合一”设计,将传统的四组像素(也就是实际上的16个感光单元)合为一组来成像,从而保证每一组像素单元,都有完整的RGB三原色和大幅增加感光能力的W像素,以消除摩尔纹现象。另一方面,通过在感光单元间加入像素隔离层,解决了不同色彩单元间的相互干扰问题,提升了成像纯净度。并且值得一提的是,“硬件四像素合一”的计算是直接在CMOS上完成,所以无需手机的移动平台进行特殊适配,就可以兼容各种不同型号的机型。

其次,OPPO带来了智能手机长焦“望远”的大变化

在手机镜头设计方面,OPPO今天也公布了一个“大招”,那就是真正支持85mm-200mm等效焦段间,进行连续光学变焦的潜望式变焦镜头。

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要知道,虽然现在不少机型已经用上了“变焦多摄”设计,但对于几乎所有的手机而言,所谓的“变焦”只不过都是在几颗不同固定焦距的镜头间切换而已。但这就会带来两个明显的缺点,一是不同的镜头光学素质不同,导致变焦后照片色彩会发生变化,看起来很不自然;二是对于那些位于两颗镜头之间的焦段,实际上还是靠算法裁切、放大来进行的“数码变焦”,所以必然会造成一定的画质下降。例如,如果一款手机有1倍、3倍、10倍三颗变焦镜头,那其拍摄2倍或5倍这些“中间焦距”时,画面细节的损失就会比较明显。

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但是,OPPO的“连续光学变焦镜头”就可以解决这一问题。因为它内部真正设计了数组可以运动的光学变焦镜片,在长行程的变焦马达驱动下,变焦镜片在镜头内部移动就能实现无需裁切、无需算法放大,真正的光学放大变焦效果了。

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不仅如此,在这个“连续光学变焦镜头”内部,OPPO还使用了两枚真正的玻璃材质镜片来提升光线透过率。事实上对于现阶段的智能手机来说,几乎都是采用的轻质塑料镜片来制造镜头,往往用上玻璃镜片就已经算是极大的素质提升了。

最后,OPPO还首创了智能手机防抖的硬件新方案

OPPO今天公布的最后一项手机影像新技术,是关于防抖。众所周知,目前手机的光学防抖结构基本上可以分为三种,第一种是只在镜头内部设计一块防抖镜片,靠镜片反向抖动来实现的“镜头防抖”,其好处在于防抖镜片很轻,所以防抖驱动机构可以很小,成本也不高,因此也是最常见的设计。但它的缺点就在于,防抖镜片只能做上下左右四个方向的运动,所以只能实现两轴防抖。

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第二种设计,是在相机系统最末端的CMOS周围安装防抖驱动装置,通过驱动CMOS旋转、倾斜、偏转来实现“传感器防抖”。因此其需要更大功率的防抖电机,成本高于第一种设计,但好处就在于传感器的可动范围比镜头更大,因此可以应对左右倾斜、水平滚转、上下偏转这些镜头防抖无法应对的抖动类型,也就是三轴防抖。

第三种设计,则是将整个相机模组包裹起来,在模组外部使用四组磁动模组令其“悬浮”,从而实现“云台防抖”。这种防抖的好处在于完全不会导致光轴偏移,有利于实现更高的画质,但缺点也很明显,会限制整个拍照模组的重量和面积,导致手机很难实现超大底及超多镜片的设计。

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正因如此,OPPO今天提出了智能手机的第四种防抖方式,就是镜头+传感器的双重光学防抖设计。通过在镜组和CMOS上同时布置主动防抖结构,OPPO的这一光学防抖技术可以实现比传统防抖性能高65%的效果。同时,也使得它可以同时应对多达五个方向轴上面的抖动,并且防抖补偿精度也比传统仅有镜头防抖的机型高出3.5倍。

以上这些都不是“新技术”,但为何却只有OPPO能做到

RGBW传感器像素结构、内置电机和重视镜组素质的连续可变长焦镜头、镜头和传感器都带有防抖结构的五轴光学防抖。在今天OPPO公布的这三大影像新技术中,不知道大家有没有发现共同点?

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没错,它们很明显地都受到了传统相机领域优秀设计的启发。例如RGBW传感器,早在2012年和2016年就分别由索尼和佳能曝光过相关专利;比如内置变焦电机,变焦时镜头整体长度不改变的“内变焦镜头”,其实已经是很多高端单反长焦头上的经典设计;更不要说镜头和机身同时带有防抖、且可以协同运作的设计,正是最近几年奥林巴斯、松下等M43阵营无反厂商,颇为得意的创新设计之一。

换而言之,OPPO其实是在用他们的设计和工艺,将传统相机上那些或有前途、或已经被证明有效的影像技术,成功小型化,并精密地“移植”到了智能手机中。而相比于已经很难再继续发展下去的“大底”,或是玄而又玄、还可能有副作用的“AI”,这些源自高端相机的技术,至少看起来的确是要靠谱了很多,也确实有可能为未来的智能手机影像体验带来巨大的改变。

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然而这样一来新的问题就出现了,以上这些影像技术,在相机领域早已不是什么新东西,照理来说,其他厂商也完全可以进行借鉴学习。可为什么在OPPO此次的未来影像发布会之前,我们并没有看到类似的技术公布呢?

一方面,成本和生产的难度可能是其中的重要原因之一。另一方面,从今天OPPO在发布会上公布的一些细节中不难发现,他们很早就开始对像素排列方案、光学防抖结构,长焦变焦技术进行探索和商用。就拿变焦这件事来说,OPPO迄今为止已经推出过两代超长焦变焦机型,也已经试制过采用多颗长焦镜头进行“接力”的方案,最终才下定决心做连续光学变焦模组。

如何做好手机拍照?OPPO可能找到了正确的方向

所以OPPO显然并不只是有率先量产新技术的财力和勇气,更为重要的是,他们本身在“手机拍照”这件事上起步就足够早,经验积累得也足够多。或许正是因为这样,OPPO才在最后选择了一条“返璞归真”的影像设计道路,同时这些也可能是到目前为止,我们在手机上看到的最靠谱的影像设计方案之一。

【本文部分图片来自网络】

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