LG|不是像素越大成像越好，手机摄像头原理解析
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【LG|不是像素越大成像越好，手机摄像头原理解析】
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在21世纪初 ， 夏普和当时的日本通讯运营商J-PHONE共同研发了夏普J-SH04 。 它也被称为全球第一款拥有拍照功能的 手机 ——夏普J-SH04 。 随后 ， 夏普于2003年4月24日发布了全球首款百万级像素手机J-SH53 ， 一时间风靡全球 。随着技术的突破和创新 ， 新型摄像头不断涌出 。 从百万像素的镜头到现在的千万镜头仅仅花费了十多年的时间 ， 并且拍摄质量继续进入新的领域 。 最有代表性的公司 ， 例如华为 ， 三星 ， 苹果等 ， 在镜头和处理芯片方面取得了飞速发展 ， 新的设计概念继续应用于实践 。 例如 ， 一年前还仅存在于PPT上的三摄、四摄像头设计 ， 现如今被很多手机厂商用于最新的手机中 。■ 手机相机组成结构 手机摄像头主要由以下部分组成：PCB板 ， DSP（用于CCD） ， 传感器（SENSOR） ， 支架（HOLDER） ， 镜头（LENS ASS'Y） 。 其中 ， 镜头（LENS ASS'Y） ， DSP（用于C ， CD）和传感器（SENSOR）是三个最重要的部分 。PCB板PCB板分为三种类型：硬板 ， 软板和软硬板（如下图所示） 。 CMOS可以使用任何类型的板 ， 但是对于CCD ， 只能使用软板和硬板 。 在这三种类型的板中 ， 软硬板的价格最高 ， 而硬板的价格最低 。镜片镜头是影响图像质量的第二个要素（第一是COMS） 。 它的组成是一个透镜结构 ， 由几个透镜组成 。 通常 ， 它可以分为塑料透镜或玻璃透镜 。 当然 ， 所谓的塑料镜片不是纯塑料 ， 而是树脂镜片 。 当然 ， 塑料镜片的透光率和感光性等光学指标不如镀膜透镜 。图像传感器在相机的主要组件中 ， 最重要的是图像传感器 ， 因为感光设备对图像质量的重要性是不言而喻的 。传感器将从镜头传输的光转换为电信号 ， 然后通过内部DA将其转换为数字信号 。 由于传感器的每个像素只能接收R光或B光或G光 ， 因此此时每个像素都存储为单色 ， 我们将其称为RAW DATA数据 。 为了将每个像素的RAW DATA 数据恢复 为三原色 ， 需要信号处理器ISP对其进行处理 。与胶片相似 ， 图像传感器是起感光记录作用的组件 ， 拥有CMOS和CCD两种 。 CCD也称为电荷转移装置 ， 排成一排的光电二极管称为一维线性传感器 ， 而排成一排的光电二极管称为二维区域图像传感器 。■ 两种感光元件之间的区别CCD图像质量好 ， 但制造起来比较复杂 ， 耗能也很大 。 尽管CMOS图像质量差 ， 但是其 驱动 电压低并且制造简单 。一些制造商在宣传中会提到“背光”和“ BSI”的概念 。 实际上 ， BSI是背照式CMOS的缩写 。 背照式CMOS是CMOS的一种类型 ， 它提高了传统CMOS感光元件的性能 。 在感光度方面 ， 在夜间和高感光度下拍摄时 ， 成像效果相对较好 。■ 手机摄像头的成像原理 物体的光进入系统 ， 穿过镜头 ， 然后到达图像传感器 。 光子撞击传感器以产生可移动电荷 ， 这是内部光电效应 ， 收集可移动电荷以形成电信号 。 由于处理器无法识别电荷信号 ， 因此需要转换数字信号 。 对于图像传感器为COMS的系统 ， 无需添加模数 转换器， 对于使用CCD作为图像传感器的系统 ， 则需要A/D转换器 。 通过放大电路进入微处理器后 ， 数字信号由DSP数字信号处理芯片进行存储和处理 ， 然后传输到屏幕以形成类似于物体的图像 。■ 影响手机摄像头性能的一些关键因素像素点一般来说 ， “ XXX万像素”实际上是指相机的分辨率 。 其值主要由相机传感器中的像素数（即最小的感光单位）决定 。 例如 ， 500万像素意味着有500个万像素 ， 而手机屏幕中的像素数决定了屏幕是720p还是1080p分辨率 ， 是一样的道理 。像素决定照片的质量吗？ 通常认为 ， 相机像素越高 ， 实际上所拍摄的照片越清晰 。 相机像素唯一可以确定的就是所拍摄图片的分辨率 。 图片的分辨率越高 ， 图片的尺寸越大 ， 但这并不意味着图片更清晰 。但是当前的主流手机屏幕是1080p（1920×1080像素） ， 无论是来自1300万像素相机的4208×3120像素照片还是来自800万像素相机的3200×2400像素照片 。 1080p屏幕的解释范围最终将以1920×1080像素显示 ， 因此肉眼所见的清晰度没有差异 。高像素的优点是什么？ 高像素相机拍摄的照片尺寸较大 。 如果要打印照片 ， 则使用300像素/英寸的常规打印标准来计算 ， 1300万像素相机拍摄的4208×3120像素样本 ， 它可以打印1 7英寸 的照片 ， 而3200×2400像素样本打印超过13英寸的照片时 ， 800万像素相机的像素会模糊 。 显然 ， 1300万像素相机样张的可打印尺寸更大 。传感器由于像素不是决定图像质量的关键因素 ， 所以它是谁？答案是传感器 。相机传感器主要有两种类型：CCD和CMOS 。 尽管CCD传感器具有良好的图像质量 ， 但它们相对昂贵并且不适用于手机 。 CMOS传感器具有较低的功耗 ， 价格和出色的图像质量 ， 因此在移动设备领域中使用最为广泛 。CMOS传感器分为两种 ， 即背照式和堆叠式 ， 它们是相同的 。 这项技术最早是由Sony开发的 。索尼 的背照式传感器品牌为“ Exmor R” ， 而堆叠式传感器为“ Exmor RS” 。相反 ， 传感器尺寸越大 ， 光敏性越好 ， 捕获的光子（图形信号）越多 ， 信噪比越低 ， 成像效果越好 。 但是 ， 较大的传感器会增加手机的尺寸、重量和成本 。背照式传感器的出现有效地解决了这个问题 。 在相同尺寸下 ， 它可以将传感器的灵敏度提高100％ ， 并有效提高低光照环境下的成像质量 。2012年8月 ， 索尼发布了新的堆叠式传感器（Exmor RS CMOS） 。 应当注意 ， 这不是与背照式传感器的进化关系 ， 而是平行关系 。 堆叠式传感器的主要优点是像素数保持不变 。 在变化的环境下 ， 传感器的尺寸会变小 。 还可以理解 ， 当背照式传感器的像素数相同时 ， 堆叠式传感器的尺寸将更小 ， 从而节省空间并使手机更薄 ， 更轻 。追求极致设计 势必要做出取舍镜头是一种将传感器上的拍摄场景成像的设备 ， 相当于相机的“眼睛” 。 它通常由几个镜头组成 。 当光信号通过时 ， 透镜将逐层过滤杂散光（红外光等） 。 因此 ， 镜头数量越多 ， 成像效果就越真实 。光圈光圈由镜头中的几个极薄的金属片组成 ， 通过改变光圈孔的大小 ， 可以控制进入镜头进入传感器的光量 。 孔径值通常用f / 2.2和f / 2.4表示 。 数字越小 ， 光圈越大 ， 两者成反比 。其工作原理是 ， 光圈越大 ， 通过镜头到达传感器的光越多 ， 成像的图像越亮 ， 否则图像越暗 。 因此 ， 在夜间拍摄或弱光环境下 ， 大光圈的成像优势更加明显 。除了控制光量之外 ， 光圈还具有控制景深的功能 。 在生活中 ， 我们经常看到带有强烈背景模糊效果的照片 ， 这不仅突出了镜头的焦点 ， 而且还具有非常美丽的艺术感 ， 即所谓的景深 。 光圈越大 ， 景深越小 ， 背景模糊效果越明显 。■ 写在最后 看到这里 ， 似乎你有些看蒙了 ， 我来做一个总结 。 对于镜头来说 ， 尽量选择镜片数更多的手机 ， 选如今的旗舰手机多以8P镜片为主 ， 未来可能会出9P或者10P等；选择拍照素质好的手机 ， 不能单一的看像素 ， COMS尺寸是一个重要指标 ， 尺寸越大 ， 成像越优质；作为消费者 ， 我们似乎只能对这两个指标进行选择和考量 。
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