科普貼:從手機攝像頭的原理看華為小米「方向」之爭

最近幾天，redmi負責人盧偉冰和榮耀負責人趙明在微博上吵得火熱，就「一億像素方向是否錯了」雙方你來我往，最終以榮耀V30送檢DXOMARK，榮耀方單方面退出辯論而偃旗息鼓，但誰對誰錯，還是沒有個結果，今天我們通過手機攝像頭的原理來一探究竟！

手機攝像頭主要由以下幾個部分組成：PCB板、DSP(數字處理晶片)、傳感器(SENSOR)、固定器(HOLDER)、鏡頭(LENS ASS′Y)。其中鏡頭(LENS ASS′Y)， DSP，傳感器(SENSOR)是最重要的三個部分。

工作流程

拍攝景物通過鏡頭，將生成的光學圖像投射到傳感器上，然後光學圖像被轉換成電信號，電信號再經過模數轉換變為數位訊號，數位訊號經過DSP加工處理，再被送到手機處理器中進行處理，最終轉換成手機屏幕上能夠看到的圖像。

鏡頭 鏡頭是將拍攝景物在傳感器上成像的器件，它通常由由幾片透鏡組成。從材質上看，攝像頭的鏡頭可分為塑膠透鏡和玻璃透鏡。

鏡頭有兩個較為重要的參數：光圈和焦距。

光圈是安裝在鏡頭上控制通過鏡頭到達傳感器的光線多少的裝置，除了控制通光量，光圈還具有控制景深的功能，光圈越大，景深越小，平時在拍人像時背景朦朧效果就是小景深的一種體現。 景深是指在攝影機鏡頭前能夠取得清晰圖像的成像所測定的被攝物體前後距離範圍。

數值越小，光圈越大，進光量越多，畫面比較亮，焦平面越窄，主體背景虛化越大；

數值越大，光圈越小，進光量越少，畫面比較暗，焦平面越寬，主體前後越清晰。

焦距 焦距是從鏡頭的中心點到傳感器平面上所形成的清晰影像之間的距離。

根據成像原理，鏡頭的焦距決定了該鏡頭拍攝的物體在傳感器上所形成影像的大小。比如在 拍 攝同一物體時，焦距越長，就能拍到該物體越大的影像。長焦距類似於望遠鏡。

2.DSP（數字處理晶片）

DSP的功能是通過一系列複雜的數學算法運算，對數字圖像信號進行優化處理，最後把處理後的信號傳到顯示器上。

DSP結構框架:(1). ISP（image signal processor）（鏡像信號處理器）；(2). JPEG encoder（JPEG圖像解碼器）。

ISP的性能強大是決定影像流暢的關鍵，JPEG encoder的性能也是關鍵指標之一。而JPEG encoder又分為硬體JPEG壓縮方式，和軟體RGB壓縮方式。

DSP控制晶片的作用是：將感光晶片獲取的數據及時快速地傳到baseband中並刷新感光晶片，因此控制晶片的好壞，直接決定畫面品質（比如色彩飽和度、清晰度）與流暢度。

3.傳感器

傳感器是攝像頭組成的核心，也是最關鍵的技術

它是一種用來接收通過鏡頭的光線，並且將這些光信號轉換成為電信號的裝置。

感光器件面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。

攝像頭傳感器主要有兩種，一種是CCD傳感器，一種是CMOS傳感器。

兩者區別在於：

CCD的優勢在於成像質量好，但是由於製造工藝複雜，成本居高不下，特別是大型CCD，價格非常高昂。在相同解析度下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。

相對於CCD傳感器，CMOS影像傳感器的優點之一是電源消耗量比CCD低，CCD為提供優異的影像品質，付出代價即是較高的電源消耗量，為使電荷傳輸順暢，噪聲降低，需由高壓差改善傳輸效果。

另外偶爾還會提到CCM傳感器，CCM(Compact CMOS module)實際上是CMOS的一種，只是CCM經過一些處理，畫質比CMOS高一點，拍照時感應速度也較快，但照片品質還是遜色於CCD。

有的廠家在宣傳中會提到「背照式」「BSI」等概念，實際上BSI就是背照式CMOS的英文簡稱，背照式CMOS是CMOS的一種，它改善了傳統CMOS感光元件的感光度，在夜拍和高感的時候成像效果相對好一些。

相對來說，傳感器尺寸越大，感光性能越好，捕捉的光子（圖形信號）越多，信噪比越低，成像效果自然也越出色，這就是「底大一級壓死人」

通常所說的「XXX萬像素」實際是指相機的解析度，其數值大小主要由相機傳感器中的像素點（即最小感光單位）數量決定，

例如500萬像素就意味著傳感器中有500萬個像素點，和手機屏幕中的像素數量決定屏幕是720p或1080p解析度是一個道理。

除了硬體設備，軟體算法對於最後的成像也起著至關重要的作用，這就是同樣的硬體為什麼在不同的相機軟體下最終成像不同。

現在讓我們來看看華為和小米爭議的焦點：全球首款一億像素 三星 ISOCELL Brivht HMX

SOCELL Bright HMX擁有超過1億個有效像素，可以拍攝出極為清晰，細節豐富的照片，即使在極端照明條件下，也可以產生出色的照片。作為首款採用1 / 1.33英寸大尺寸的移動圖像傳感器，HMX在弱光條件下可以吸收比較小傳感器更多的光，並且其像素合併Tetracell技術使該傳感器可以模仿大像素傳感器，從而產生更亮的亮度。 27Mp圖片。在明亮的環境中，Smart-ISO是一種機制，可以根據環境的照度智能地選擇放大器增益的水平，以實現最佳的光電信號轉換，然後切換到低ISO以改善像素飽和度並生成生動的照片。該機制在較暗的設置中使用高ISO，有助於減少噪點，從而使圖像更清晰。

我們剛剛說過，傳感器是決定圖像質量的關鍵因素，讓我們來看看華為和小米的三款當家機型，數據來自DXOMARK。

華為榮耀V30Pro

mate30Pro5G

小米CC9Pro

三款手機的傳感器尺寸分別為V30 1/1.7 、mate30 1/1.7 、CC9 1/1.33，從數據上不難看出，小米CC9pro搭載的這顆一億像素具有最大的傳感器尺寸，從硬體方面來說，無疑是更勝一籌。

至於所謂的一億像素這麼大有用嗎？當然有，一億像素本身就是一個巨大進步，而且三星的這顆移動圖像傳感器不僅僅實在像素上領先，在傳感器大小、ISOCELL技術、Smart-ISO技術上皆有不俗的進步。

作為國內市場的龍頭大哥，不能因為自己沒搶到新發布的電動車，就說電動車沒用，還不如自己的老二八蹬的快，這就有點吃不到葡萄說葡萄酸了。