手機攝像頭產業20年三次巨變!OPPO華為領跑高倍變焦新革命

　　看點：像素升級、光學防抖、大光圈、多攝像頭，潛望式結構，智慧型手機在光學領域不斷向前演進。

　　隨著人們對圖像和影像體驗的不斷追求，手機的拍照技術也在不斷演進。今天，智慧型手機的拍照功能已經飛速發展，配備了更多的功能。多攝、TOF 、3D攝像頭、OIS光學防抖、4K視頻拍攝以及出色的弱光拍攝能力，已成為當下旗艦智慧型手機主流新技術。

　　時間進入2019年，智慧型手機拍照領域再次取得突破。隨著OPPO和華為以潛望式攝像頭結構將手機的光學變焦能力向著專業相機推進，新一輪的手機攝像頭產業創新浪潮再次襲來。

　　然而，回溯手機拍照性能演進歷史，我們會發現，在20年的時間裡，從最初手機拍照功能的啟蒙到手機廠商的像素大戰，從光學變焦的引入再到潛望式結構推開高倍光學變焦的創新大門，手機廠商與產業鏈玩家攜手艱難探索，一次又有一次地刷新著行業新標準。

　　手機拍照技術的啟蒙階段

　　世界上第一步部商用行動電話誕生於1983年，在誕生後的十多年時間裡，手機的功能純粹單一。隨後，在夏普、索尼等老牌電子企業的帶領下，手機經歷了一拍照技術的啟蒙階段。在這一時期，攝像頭產業鏈也處於發展的初期階段，手機上攝像頭的像素基本在百萬之下，拍出的照片極為不清楚，手機相機和數位相機拍照效果相差懸殊。

　　▲世界上第一款內置攝像頭手機 夏普J-SH04

　　進入2000年，世界上第一款內置攝像頭手機才姍姍來遲。2000年日本夏普公司推出了型號為J-SH04的手機，內置10萬像素以及256色屏幕，開啟了手機集成拍照功能的先河。然而，由於日本通信市場的封閉性，這款手機並沒有帶來巨大的市場反響。

　　▲諾基亞7650

　　兩年後的2002年，第一代拍照手機開始在全世界廣泛登陸。中國市場中第一款拍照手機是諾基亞的7650，這款手機的相機只有30萬像素，不過，當時的主流數位相機的像素在300萬像素左右，整個攝像頭產業都處於初級階段。

　　▲索尼愛立信K750i

　　隨後，拍照手機便進入了高速發展階段，搭載100萬像素攝像頭的機型層出不窮。但這一階段，手機的拍照效果非常不如人意，雖然能夠進行拍照，但由於像素較低極為不清晰，也無法進行補光。直到2005年索尼愛立信推出了K750i，集成200萬像素傳感器並首次集成了自動對焦系統和氙氣閃光燈，讓手機拍照體驗首次接近數位相機。

　　手機廠商掀起像素大戰，索尼諾基亞領頭亂鬥

　　時間到了2004年，百萬像素照相手機爭霸賽是當時最熱門的科技消息，索尼和諾基亞是這個時代的兩大霸主。索尼愛立信搶先在全球發布首款GSM標準的130萬像素照相手機S700，具有130萬像素和8倍數碼變焦能力，這款手機也成為了像素大戰的導火線。

　　隨後NEC、三星、西門子、摩託羅拉以及康佳、夏新、南方高科、海爾、波導、TCL、大唐、迪比特、聯想等等中外手機廠商扎堆投入到這場曠日持久的像素大戰中。

　　之後的幾年，超高像素拍攝手機戰火不斷升級，200萬、300萬、800萬……高像素一度成為手機拍照水平的標尺。

　　▲諾基亞808

　　2012年像素大戰達到巔峰時期。其中，諾基亞純景808手機攝像頭的像素更是達到了變態的4100萬像素，超過當時單眼相機像素水平。當時單眼相機十強中像素最高的尼康 D620，其傳感器像素也只有2426萬像而已。

　　然而，手機拍照功能像素的高低並不是手機畫質更優的唯一變量。這種幾近瘋狂的像素大戰並沒有給手機的拍照體驗帶來多少提升，噱頭意外明顯。諾基亞4100萬像素的成像素質也已證明離D620的效果還有很大差距。因此巔峰過後像素大戰不久便啞火了，手機拍照技術恢復注重用戶體驗的正確道路上來。

　　手機迎來多攝像頭時代，iPhone雙攝引領變焦技術普及

　　從2005年開始，手機廠商在光學變焦領域不斷探索，目的都是想提升手機拍照的性能，使其能像專業相機一樣，擁有卓越的拍照性能，雙攝方案的出現提供了一種新的思路。

　　雙攝的方案大致可以分為三種，主副攝像頭搭配（虛化）、黑白攝像頭搭配（細節）和定焦攝像頭搭配（變焦），原理不同成像效果也不同。但底層思路都是通過物理上增加攝像頭數量獲得更多信息量，再通過計算合成的方式實現單個手機攝像頭無法實現的理想效果。

　　▲蘋果iPhone 7 Plus雙攝方案

　　儘管2014年HTC One M8是雙攝最早的代表，但直到蘋果iPhone 7 Plus出現之後雙攝方案才迎來大範圍的普及。具體來講，蘋果的方案是通過兩顆定焦鏡頭，實現「廣角+長焦」的雙攝方案，可以通過切換28mm廣角和56mm長焦攝像頭，利用算法實現了2倍無損變焦。其原理是將原有照片裁切後放大顯示，實際輸出局部的照片，雖然像素上會有嚴重的損失，但可以利用另一攝像頭數據信息進行插值補足。

　　▲首款後置三攝手機華為P20 Pro

　　在雙攝方案已經成為業內標準之後，2018年華為P20 Pro又推開了三攝的大門，採用「彩色+黑白+長焦」的設計方案，支持5倍的混合變焦。其原理與先前的雙攝像頭方案異曲同工之處，不同攝像頭負責不同功能，最後合成出一張照片。

　　此後，業內也相繼出現了不同三攝、多攝方案，三星推出後置四射手機A9s、諾基亞甚至推出了後置五攝手機9 PureView…..然而，現階段三攝方案剛開始走向市場，手機拍照性能沒有隨著攝像頭數量的瘋狂增加而有巨大飛躍。

　　雙攝、多攝方案讓手機混合變焦能力不斷提升，但在光學變焦領域，眾手機廠商仍未衝破機身厚度限制，高倍光學變焦始終是一大產業難點。

　　多攝+潛望式創新光變結構，OPPO華為開拓手機拍照新大陸

　　智慧型手機軟體算法的發展催生了許多創新應用。一方面，濾鏡、美顏、虛化等功能開始內置在智慧型手機相機的原生應用中，手機攝影技術的發展也進一步降低了普通社會公眾攝影的門檻，催生廣大用戶的拍照需求。而另一方面，手機廠商們在極致拍照體驗上追求的步伐依然緊湊，在軟硬體上的創新不斷掀起產業熱潮。

　　進入2019年，高倍光學變焦被業內玩家提上日常，OPPO和華為兩家更是成為先行探路者，紛紛創新式採用潛望式攝像頭結構，將手機變焦能力提升到新的水平，混合變焦能力更是大幅度提升。

　　▲OPPO潛望式攝像頭結構

　　其實早在2017年，在世界移動通信大會MWC 2017上，OPPO就基於潛望式雙攝鏡頭設計發布了5倍無損變焦技術，將光學防抖應用於最需防抖功能的長焦鏡頭。這種設計不僅使攝像頭在5倍變焦的情況下確保畫質無損，同時搭載該技術的手機還將擁有更薄的機身和更強的防抖性能，從而最終實現更清晰的成像質量和更好的拍照體驗。

　　▲網傳OPPO新系列Reno渲染圖

　　在MWC 2019上，OPPO再次展示了基於潛望式長焦鏡頭設計的10倍混合光學變焦技術及搭載該技術的手機，並實現了用手機拍攝16mm到160mm焦距光學變焦照片的能力。4月10日OPPO即將發布的新產品系列Reno就將搭載此項技術實現真正的量產。

　　而在此之前，業內主流手機多使用不同焦段的多鏡頭，通過在多個焦段的鏡頭中切換，實現了無損的光學變焦功能。這種變焦方案雖比以前的數碼變焦有很大提高，但仍局限於幾個固定的焦段，長焦最多也只有3倍左右。

　　潛望式攝像頭結構與傳統的攝像頭排布不同，將原本豎著排放的攝像頭在手機內橫向排放，並以特殊的光學三稜鏡讓光線折射進入鏡頭組，實現成像，可以大幅度增加攝像頭的焦距。

　　OPPO對長焦鏡頭進行重新設計，用一枚可運動的稜鏡來折射光線，將大體積的長焦模組橫向放置在機身內部。為了配合稜鏡模組的拍攝效果，OPPO將長焦鏡頭設計成了方形，並將該模組定製了「D-cut」光學鏡片，像是在圓形鏡片上平行切割了兩刀，讓長焦鏡頭模組的厚度降低，更加方便地塞入到輕薄的機身中。

　　反射稜鏡採用玻璃材質，其在運動中的抖動問題是需要解決的一個重點問題。為此 ，OPPO專門設計了雙OIS防抖技術，不但能操控長焦鏡頭的反射稜鏡來補償抖動，還能操控主鏡頭的框架，讓整塊模組在x，y軸偏移，補償拍攝中的抖動。在雙重防抖設計的加持下，OPPO的10倍變焦相比此前的5倍無損變焦技術防抖能力提升了73%。

　　▲華為P30系列鏡頭

　　3月26日，華為P30系列發布並號稱是業內首個採用潛望式攝像頭結構的手機產品。其最亮眼的設計則是採用潛望式攝像頭結構，實現了5倍光學變焦、10倍混合變焦以及50倍最大數碼變焦，可以輕鬆地拍清月亮。

　　從技術的角度看，OPPO和華為的潛望式結構的技術原理是一樣的，具體的區別在於關於反射稜鏡固定和防抖方案、稜鏡透光率等方面的技術差異。而從應用的角度上看，光學變焦範圍的提升，讓手機可以更加清楚地拍攝到遠處的物體，同時混合變焦的上限也進一步被提升了。

　　從像素大戰再到潛望式光學變焦，智慧型手機的軟硬體創新不斷增強，應用體驗也更加豐富多元，用戶的拍照門檻不斷被降低。而隨著OPPO和華為等頭部手機廠商帶來的示範效應，用戶對手機拍照能力的期待也將提高，在尚未出現其他手機拍照技術提升路徑的現行階段，多攝+潛望式結構將成為新的產業趨勢。

　　結語：智慧型手機行業拉開專業攝影大戰

　　計算光學一直是消費電子的創新主戰場之一，像素升級、光學防抖、大光圈、多攝像頭，智慧型手機在光學領域不斷向前演進。如今，3D傳感正逐步取代指紋識別成為手機標配，三攝像頭和潛望式在雙攝的基礎上再次大幅提升拍照質量，新一輪的產業創新趨勢已經顯現。

　　而進入2019年，智慧型手機的拍照性能和功能逐漸向相機更靠近，產業裡圍繞「潛望式鏡頭」的產業創新也更加激烈。在OPPO和華為等先行者的帶動下，繼「全面屏大戰」、「AI晶片大戰」之後，智慧型手機領域將掀起新一輪的技術之戰。

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（責任編輯：何一華 HN110）