手机摄像头的进化史_手机摄像头发展史好似玩一局绝地求生

手机前世栏目打造了两期，分别和大家聊聊手机屏幕和电池的发展。今天就来说说前世，一个更深刻但更有趣的手机摄像头！

说到绝地求生游戏，可能有些人会比较陌生，但是说到“吃鸡”，估计很多人都比较熟悉。我也是一个吃鸡游戏的粉丝，当我构思这篇文章时，我想到用手机摄像头对比前世和吃鸡游戏有许多惊人的相似之处。(当然，有些地方可能有些牵强，但为了你的理解，请一笑置之。)

比如游戏刚开始，跳伞一落地，我想到的第一件事就是找把枪，不管是手枪还是喷雾器，解决了问题才能在战场(市场)上生存。手机刚普及摄像头的时候，也是要先解决问题；随后，随着枪支(相机感光元件)的升级，子弹口径变粗(像素大小)，杀伤力(画质)逐渐增强；但光有枪(感光元件)是不够的，还要有握把(防抖组件)和放大镜(变焦镜头)，让你在遭遇中稳操胜券，提高生存能力，保证你最终到达命运圈(口碑和市场都有)。最近怎么样？这听起来合理吗？然后演习马上开始，准备跳伞！

登陆：先找把枪。绝地求生游戏一开始，主角登陆战场，第一件事通常是找一把枪，尽管这可能不是他的最爱。但是为了防止自己被别人攻击掉在箱子里(游戏角色死后会变成装备箱)，哪怕是一点鸡肋，他也会毫不犹豫的捡起来。

第一款搭载摄像头的手机——夏普J-SH04也经历了手机摄像头刚刚普及的时期。2000年9月，世界上第一款配备摄像头的手机——夏普J-SH04诞生。它的摄像头像素只有11W像素，不够打印一寸照片。

没有自动对焦、美颜和闪光灯，显然很难赢得市场的关注。不过值得注意的是，当时手机摄像头的感光元件材料还是CCD，而不是现在常用的COMS。因为当时后一种技术还不成熟。

虽然首款拍照手机上市后的市场表现并没有预期的那么热烈，但是在手机中加入拍照模块却成为了随后几年手机发展的主流趋势。

2003年，自动对焦模块诞生。2003年，松下发布了一款具有独特旋转设计的手机，——松下P505iS，可以侧面旋转360度或向后旋转180度进行自拍。很明显，这是一款专注于拍照的手机。而它最引人注目的地方就是首次配备了自动对焦功能。在拍照模式下，半按机身侧面的快门按钮，自动对焦功能会自动对中间的被摄体进行对焦，直接按下即可拍摄。

如果松下P505iS把相机的感光元件比作一把枪，那么自动对焦模块就好比枪上的瞄准器。解决了早期相机只能将焦距固定在无限远，导致拍摄附近物体画质模糊的问题，让手机适应更多的拍摄场景，带来清晰的画面。如今，几乎所有智能手机的后置摄像头都配备了自动对焦模块。

VCM自动对焦模块结构图不过，在那个年代，做一个手机自动对焦并不容易。由于手机的尺寸限制，人们无法将传统笨重的相机对焦模块移植到手机上。所以有必要为手机摄像头打造一个对焦模块。最终的方案被成形为覆盖光敏元件的金属盖。在盖子里，镜头不是完全固定的，而是由一个小弹簧固定，使其有一定的上下移动空间。

且由金属线圈缠绕而成，金属盖的边角处也设计有磁铁提供磁场，当线圈通过电流时，根据电磁感应原理，缠绕在镜头模组上的线圈会因作用力而移动，达到对焦的目的。这项技术被称为VCM音圈电机。至今仍有近80%的手机使用这个对焦组件。

对比对焦的原理然而，只有对焦组件是不够的。如何调整对焦模块，固定在我们需要的位置，也是厂商需要解决的问题。早期的手机用的是最蠢的对比度对焦法。其原理是通过给镜头组施加不同的电流来调整镜头位置，从而调整焦距。然后根据画面在焦点处的对比度变化，找到对比度最大的镜头位置，也就是精确对焦的位置。

试试：找功能机时代的市场胃口，软件对用户的影响力远非现在可比。所以手机厂商想要打造产品差异化，硬件是唯一出路。当手机厂商意识到拍照可以给用户带来更好的体验时，他们开始探索更适合手机的相机模组。但在发展初期，业界很难兼顾到像素数、对焦、补光、防抖、变焦等所有影响拍摄质量的要素，所以我们看到市面上很多产品只考虑了自己某一方面的能力。

2004年，第一款光学变焦手机

在绝地求生游戏中，如果敌人离你很远，没有放大镜很难打到他，你只能遗憾地看着他从视线中消失。现实生活中，如果手机没有缩放功能，也会在一些场景中，比如你坐在教室最后一排，却要在老师的黑板上做笔记。

夏普V602SH搭载2x光学变焦潜望镜镜头2004年5月，全球首款光学变焦手机诞生，这就是搭载2x光学变焦潜望镜镜头的夏普v602sh。但是200W像素的水平还是限制了它的实用性。

2004年7月，继夏普V602SH之后，三星面向韩国市场推出了SPH-S2300。它有一个320万像素的摄像头，支持3倍光学变焦，自动对焦和一些手动设置，具有最高的ISO 400。可伸缩摄像头的出现，真的让人以为是一个带通话功能的摄像头。

当然，诺基亚也不甘示弱。2006年，它推出了可以实现3倍光学变焦的N93。

2005年，我尝试与传统的光学成像巨头合作。

诺基亚N90是第一款采用卡尔蔡司认证镜头的手机。

我不想评论2005年推出的诺基亚N90的工业设计，因为双轴设计太特别了。然而，该相机在拍摄方面的另一大成就是采用了卡尔蔡司认证的镜头。诺基亚开创了手机制造商和传统光学成像巨头之间的合作。虽然该机200W像素所呈现的画质并没有因为高大上的镜头而变得出众，但它和它的后代却凭借着大师级光学成像巨头的光环获得了市场的认可。

如果让我来搭配绝地求生的这件装备，我觉得弄一件只能空投才能得到的吉利服更合适。

2006年，第一款氙气闪光灯手机闪光灯的功能是让手机能够拍摄出一般情况下无法拍摄的场景，比如夜景、暗房等。这有点像绝地求生游戏里的手雷。你知道楼上有敌人，但现实是你上楼梯很容易被爆头。好吧，哪颗手雷能解决问题？然而，如果LED闪光灯是手榴弹，氙气闪光灯就有点像炸药。虽然动力够用，但是拿一个，三个袋子还得占一半。

索尼爱立信K790首款氙气闪光手机

索尼爱立信K790作为2006年的旗舰产品，配备了320万像素摄像头，被业界认为是首款配备氙气闪光灯的手机。与LED闪光灯相比，它可以在黑暗中带来更多的光线，同时闪光灯还具有数码相机才有的红眼减少功能。

手机上的氙气闪光灯组件已经小型化，但还是占了不少空间。

可以看出，配备更好的补光元件是索尼爱立信为提升手机拍照功能所做的努力，但从上面的产品图中我们可以看出，搭载这个元件的缺点是太厚了。这是因为氙气闪光灯不仅包括灯体本身，还包括一个大的高压电容来供电。

对于手机这样的便携产品来说，如果失去了便携性，必然会被市场冷落，所以这款机器的销量并不好。在手机发展史上，使用氙气闪光灯的产品有好几个，比如诺基亚Lumia 1020和Lumia 928。但是，他们厚重的身躯注定无法被主流消费者所采纳。也正因为如此，更轻更节能的LED闪光灯将在手机照明领域保持主导地位。

缩圈作战：高端装备上阵。绝地求生游戏之所以有趣，不仅仅是因为里面各种强大的武器，还有每隔一段时间就缩小战场的毒圈所制造的紧张气氛。因为随着战场的缩小，遭遇敌人的概率变大。但是，你必须冒险，跑到安全地带，因为毒圈之外只有死路一条。

如果说2000年到2006年，是手机摄像头的初期发展期，手机厂商可以凭借功能机体积和厚度要求低的特点，硬插光学变焦、氙气闪光灯等元器件。然后在2007年，迎来了历史性的一刻，——iPhone的诞生。这是一款颠覆功能机时代运行逻辑的产品。它轻薄便携，大屏幕和内置的APP社交软件让手机拍照变得前所未有的重要。然而，智能手机的轻薄特性限制了相机的性能。谁能在更小的体积里带来更好的拍照体验，它就能更舒服地生存。手机行业的“毒圈”开始缩小。

2012年，光学防抖技术在绝地求生游戏中诞生。人们最喜欢的步枪之一是M416，因为它射击时很稳定，可以把敌人从枪伤打到皮肉。但这种稳定性并不是刚拿到枪就能实现的，而是需要枪柄、尾拖等配件的支撑，以减少步枪射击时水平轴和垂直轴的后坐力。

Lumia 920

2012年，诺基亚推出了配备卡尔蔡司认证镜头和OIS光学防抖技术的Lumia 920。这项技术通过镜头的浮动镜片来校正“光轴偏差”。原理是通过镜头中的陀螺仪检测到微小的移动，然后将信号传输给微处理器，处理器立即计算出需要补偿的位移，然后根据镜头的晃动方向和位移通过补偿镜头组来补偿镜头，利用前面提到的VCM音圈电机原理；从而有效克服相机震动造成的图像模糊。这种防抖技术对镜头设计制造要求高，成本也比较高。

光学防抖功能效果还是比较明显的。一般来说，开启该功能可以提高2-3档的快门速度，降低手持拍摄时模糊的概率。

2012年，4100W像素手机诞生。手机的像素就像游戏里自动步枪的子弹一样。如果穿梭机子弹能装更多，你的攻击能力(画质)会有显著提升。手机行业的像素一直在进步，因为只有更高的像素才能给图像带来更多的细节。即使把CCD传感器换成CMOS传感器，一个很大的原因是CMOS可以带来更高的像素数。

诺基亚808 pureview

诺基亚对相机功能的探索可谓引领一个时代。2012年，诺基亚推出了808 PureView，这是一款令人惊叹的4100W像素手机，即使是单反相机也难以企及。六年后的今天，有一款同样配置的手机，也是作为卖点。

2013年，Ultrapixel技术带来了2像素尺寸。在手机领域，像素数量和像素大小是两个矛盾的概念。像素大小就像游戏中子弹的口径。子弹越大，杀伤力越强(画质)。但由于子弹口径的增大，势必会占用更多的空间，所以在子弹匣容量re

手机也是如此。由于手机的轻薄体积，感光元件的尺寸无法做得更大，所以如果追求高像素，单个像素的面积只能控制得更小，一般在1.2左右。

HTC One M7

但HTC选择增加单个像素的面积，导致单个像素的进光量更高，从而获得更好的夜间拍照体验。2013年2月19日，HTC发布了新一代旗舰智能手机HTC One M7。该机配备了自主研发的Ultrapixel(简称“superpixel”)摄像头，最大的特点是拥有2超像素，感光能力比普通手机摄像头提升了300%。然而遗憾的是，因为像素尺寸大，它的摄像头像素数量只有408W W。

2013年，我们知道第一个双色温闪光灯诞生了，但是所有的高端相机一般都使用氙气闪光灯作为补光装置，一方面是因为它的光强更强，另一方面是因为它的色温非常接近太阳光的色温，更容易控制拍出的照片的白平衡。

iPhone 5S

但随着手机行业进入智能手机时代，轻薄的外观决定了LED光源是最佳的补光材料。它具有节能和体积小的优点。虽然亮度不如氙气闪光灯是客观事实，但是色温的问题是可以通过技术手段解决的。2013年，苹果推出了双色温闪光灯的iPhone 5S，即通过调节两个不同色温闪光灯的光强，提高拍摄环境的色温水平，实现胶片的真实色彩还原。从后续朋友的跟进可以看出，这是一个成熟有效的方案。

2014年，激光聚焦技术和相位聚焦技术(PDAF)应用于手机。我们把对焦技术当成绝地求生游戏里的一个瞄准镜。如果说最初的对比对焦是机器的瞄准镜，那么激光对焦和相位对焦技术可以看作是红点或者全息瞄准镜，可以带来更快的瞄准速度(对焦速度)，适应更多的环境。(黑暗环境)

在2014年2月的MWC展会上，三星推出了旗舰Galaxy S5，首次搭载了PDAF相位对焦技术。在该技术使用的图像传感器中，牺牲了感光区域中的一些像素。这些像素称为屏蔽像素，成对使用。像素之间的距离，结合它们的相对变化，可以帮助系统决定镜头需要移动多远才能精确对焦。就像人的眼睛可以分辨物体的距离一样。

有了这个对焦系统，就不需要像传统的对比对焦那样，来回调整焦距(俗称风箱)来确定正确的焦点了。简而言之，这项技术可以显著提高对焦速度。后来苹果也在iPhone 6上配备了这种相位对焦技术，叫做Focus Pixel。

LG G3

同年5月，LG发布了2014年旗舰LG G3。让人眼前一亮的是，LG G3不仅配备了双LED闪光灯，还配备了具有激光自动对焦功能的传感器。传感器会从与摄像头同侧的一个窗口发出一束锥形的激光束，根据激光反射的时间反复判断物体的距离，然后完成对焦。

这项技术使得对焦速度达到276毫秒，甚至比眨眼还快。而且由于采用主动对焦技术，在黑暗环境下也能带来快速准确的对焦体验。但它也有一个缺点，就是因为激光产生的功率有限，只能聚焦附近的物体。

2014年ISOCELL深槽隔离技术谈到手机图像传感器的制造。大家可能一开始就相当于索尼的IMX系列，但其实三星在这个领域也是举足轻重的。2014年S5发布时，三星已经就位。该机器的相机传感器配备了ISOCELL深槽隔离技术。

三星galaxy s5

该技术基于BSI(背照式传感器)技术，更注重减少像素间的干扰。与BSI技术相比，ISOCELL技术可以降低30%的像素串扰。通过在像素之间形成物理屏障，可以避免像素之间的干涉问题，使像素吸收更多的光子，获得更好的照片效果，从而提高图像质量。此外，在设计集成方面，ISOCELL可以进一步减少摄像头模组，让手机更薄。

或许，刚才看了这些，大家会觉得这个技术有些眼熟。那大概是因为大家都了解iPhone 6s的拍照性能吧。因为也搭载了这项技术，而且相比三星的相对低调，苹果似乎更愿意将这项技术作为摄影推广的重点。不过这款机器的发布时间是2015年，和相位对焦技术一样，比三星晚了一年。

致命毒圈：命运的考验在绝地求生游戏的后期，随着毒圈一点点缩小，不仅对手的装备达到了很高的水准，而且圈外毒气的威力也变得无比巨大。所以，摆在选手面前的选择，只有认真走好每一步。

2016年之后，随着移动互联网带来的换季潮和智能手机的普及逐渐消退，手机厂商面临的竞争压力越来越大。如果产品定位出现错误，可能意味着口碑的严重倒退，造成命运的危机。很多手机厂商就是在这种情况下被历史淘汰的。

在手机相机的发展上，这两年新技术的引入相对缓慢，但是野心非常巨大，因为手机厂商已经瞄准了专业数码相机领域。

双摄像头技术：图像质量，景深和变焦。我想到了一句经典的话。没有什么是相机做不到的。如果有，那就是另一台相机。双摄技术其实在2011年就已经在手机行业应用了，但是当时路不对，走的是3D拍摄的路线，但是体验差，所以很快就被淘汰了。

现在的双摄像头已经发展成了几个派别，以华为手机为代表的黑白彩色双摄像头，以iPhone Plus机型为代表的变焦双摄像头，以及参数高的主摄像头加参数差的辅助摄像头。显然，前两个是最有技术含量的。华为黑白彩色双摄像头中的黑白摄像头去掉了彩色滤镜，所以像素接受光线的能力更强，可以带来更细致锐利的画面。通过算法与彩色摄像头的颜色信息结合，从而保留了两个摄像头的优点。并且支持大光圈模式。

iPhone Plus型号的双摄像头使用了两个不同焦距的摄像头，实现了两倍的光学变焦能力。并且通过双摄算法，iPhone也有自己的大光圈模式，只是名字叫“人像模式”。

华为P20 Pro

最近最新的华为P20 Pro手机甚至采用了三摄方案，即在原有方案上增加了一个长焦镜头，让自家产品也具备了光学变焦的能力。

堆叠感光元件：减慢时间在绝地求生游戏中，除了前面提到的稳定性、子弹大小、弹匣容量等因素外，还有一个重要指标，就是子弹的射速(单位时间发射的子弹数量)。240发和960发每秒的总伤害差别很明显。

索尼XZ高级版

在手机摄影领域，慢动作文章已经成为厂商青睐的技术。去年，索尼发布了新一代IMX400系列感光元件。该系列最大的改进是采用堆叠式结构，在传统感光层和底层电路之间增加一层DRAM动态存储器，使感光元件具备短时间拍摄大量图像的能力。

具体数据是一秒钟可以录制960帧720P分辨率的文章。如果这个文章以正常速度回放，相当于时间慢了32倍！气泡破裂、子弹射出等瞬间影像在这种技术面前会变得清晰而震撼。这项技术是索尼自己的XZ Premium上首次搭载的。

可变光圈技术：这是理想的光圈方案

在今年2月的MWC展会上，三星推出了S9系列手机。该机在拍照方面的卖点之一就是采用了可变光圈技术，即光圈可以在F1.5和F2.4之间变化，可能有人会疑惑，手机的光圈不是应该越大越好吗？其实并不是，因为光圈越大，手机镜头退化的风险就越高，所以你会发现iPhone的光圈参数并不是同期手机中最高的。

三星S9 plus

而大光圈在手机中的意义主要在于通过增加进光量来减少曝光时间，增加暗光环境下出片的概率。但如果想在明亮的环境下保证更好的画质，就需要降低光圈。所以我认为可变光圈是目前手机最好的光圈方案。

关于未来：手机摄影战场无鸡。纵观18年来手机摄像头的发展，我们发现其功能与手机的发展阶段密切相关。在功能机时代，手机只是作为一个通讯工具。虽然很重要，但是通讯才是核心，所以摄像头的发展只是锦上添花，更多的是把现有的拍照技术移植到手机上。

然而，在智能手机时代，随着移动互联网和社交软件的盛行，摄像头已经成为手机创造数据和价值的重要组成部分。此时已经接受了量身定制的特殊处理，大光圈、高像素、光学防抖、激光对焦等。而一批新技术只为它而来；后期随着手机的没落，手机厂商为了自保，需要推出从拳击到肉的拍照产品，以满足消费者越来越挑剔的需求。

但是，在拍照的战场上，没有鸡，只有源源不断的新空投和新敌人。只是在追逐空投的路上，有的厂商可能成为别人枪口下的炮灰，而有的厂商却获得了威力无比的新装备。