有一款手機,近年來一直被冠以“一流手機相機”的稱號,使用它拍下的圖片充斥著全球各大社交網絡和照片分享網站,它就是iPhone。然而,與其他手機如諾基亞把攝像頭像素堆到4100萬像素不同,iPhone走瞭相反的路線,至今仍隻是800萬像素攝像頭。那麼,iPhone的攝像頭為何能長期保持行業領先水平呢?我們一起看看 iPhone 攝像頭的發展史。
iPhone 和 iPhone 3G
背部攝像頭:200 萬像素,1/4 英寸傳感器,?2.8,固定焦距。
最初 iPhone 和 iPhone 3G 的相機功能設計比較簡單,隻有單個攝像頭,位於 iPhone 背面左上方,相機方案來自 Aptina,沒有閃光燈、數碼或光學變焦,更不支持自動對焦,同樣不支持拍攝視頻。不過因為蘋果逐步開放更多的 API 並推出 SDK,軟件功能上 iPhone 3G 可以通過第三方 app 實現其中一些功能,同時隨著 iOS 系統的升級,iPhone 3G 也開始支持照片地理位置標簽功能。
iPhone 3GS
背部攝像頭:320 萬像素,1/4 英寸傳感器,前照式傳感器(FSI),最大支持 2048×1536 像素照片拍攝,支持自動對焦、自動白平衡,支持 VGA 480P 視頻錄制。
第三代產品 iPhone 3GS 硬件上改用瞭 OmniVision 相機方案,傳感器像素相比前兩代僅稍微提升,但成像質量卻大幅提升,相機啟動和拍照速度快瞭 2 倍。軟件功能上加入瞭自動對焦、自動白平衡、自動微距功能(拍攝文字段落或者名片已很清晰),首次支持以 30 幀錄制 480P(640×480像素)視頻,並且新的固件升級 3GS 增加瞭拍照/攝像的切換按鈕,並開始支持 5 倍數碼放大變焦,支持輕點觸控對焦,支持視頻編輯,錄制好的視頻短片支持在 iPhone 上裁剪選取想保留的部分,還可直接與好友分享或發送到網絡上。
iPhone 3GS 還是沒有前置攝像頭,不支持視頻通話,也沒有配備閃光燈補光,不過當時很多 iPhone 的周邊配件開始興起,有一些配件可以利用鏡子反射的原理為其加入“前置攝像頭”。
iPhone 4
背部攝像頭:500 萬像素 iSight 攝像頭,?2.8,1/3.2英寸傳感器,背照式傳感器(BSI),LED 閃光燈,5 倍 數碼變焦,最大支持 2592×1936 像素照片拍攝,支持每秒 30 幀的 720p 的高清視頻錄制。
前置攝像頭:30 萬像素,支持 VGA 照片拍攝,支持 480p視頻拍攝
硬件上, iPhone 4 將像素升到瞭 500 萬,還是 Omnivision 的方案,並首次引入瞭背照式傳感器(BSI)技術,讓光線首先進入感光二極管從而增大感光水平,提升在微弱光線下的拍攝性能,鏡頭增加透光率,而且為輔助夜拍新加入的 LED 閃光燈,視頻錄制的時候閃光燈支持一直亮著。同時 iPhone 4 還添加瞭前置攝像頭,30 萬像素 ,主要用於 FaceTime 視頻通話,也可拍照和錄制視頻。
軟件基於全新的 A4 處理器上優化,啟動和拍照處理速度再一次提升,幾乎達到啟動即準備拍攝,以及按下拍照按鈕即完成拍照,成像質量再上升一個檔次,像素的提升使得照片畫質更細膩和清晰,尤其是低光環境下拍攝的照片。相機界面整體比較簡單,不過因為加入瞭前置攝像頭,左上角多出瞭一個旋轉鏡頭的圖標,而閃光燈也支持選擇自動、開啟和關閉三種模式。輕點觸控屏幕對焦,一鍵分享等功能延續瞭下來,視頻錄制也開始支持觸點對焦瞭。另外,蘋果首次在 iPhone 上加入瞭 HDR 高動態范圍圖像新算法,減少圖像捕獲時間,無論是光線比較復雜的明暗度曝光,還是夜間拍攝的噪點都得到瞭很好控制。
從 iPhone 4 開始,iPhone 開始被譽為傻瓜化但仍舊高素質表現的手機相機。
iPhone 4S
背部攝像頭:800 萬像素 iSight 攝像頭,1/3.2 英寸傳感器,?/2.4 光圈,單個像素尺寸為 1.4μm(微米)1.4,BSI 背照式傳感器 ,支持拍攝 3264×2448 像素的照片,支持以每秒 30 幀錄制 1080p 高清視頻,帶 LED 閃光燈。
前置攝像頭:30 萬像素,可拍 VGA 照片,錄制 480p 短片
iPhone 4S 雖然隻是常規性“s”的增量升級,但後置攝像頭增加到瞭 800 萬像素,改用索尼的 Exmor-RS 方案(IMX145 傳感器),全新光學技術,鏡頭采用五片鏡片的光學組合,更大的 ?/2.4 光圈,整體的拍照性能比上一代提升瞭不少。軟件上,通過 iOS 的升級加入瞭很多新的相機功能,包括面部檢測和全景拍攝,以及全新的照片編輯功能,可以裁切、旋轉、增強效果並去除紅眼。錄制視頻支持一邊錄制視頻一邊拍照,支持將音量按鈕( )鍵作為快門按鈕,並帶來瞭更快速地雙擊 HOME 鍵直接從鎖屏啟動相機的拍照操作。為瞭實現更好的視頻錄制效果,支持利用三軸陀螺儀實現數碼防抖技術,保持視頻穩定,加入實時消噪。
需要註意的是,從 iPhone 4S 以來,蘋果就開始自己設計ISP(影像處理器)用來處理白平衡和自動曝光。修正照片顏色,轉換格式,調整色調等,因此得益於新硬件和 iOS 軟件對拍照功能的優化和增強,當時很多評價稱這是第一部拍照效果媲美一般卡片機的 iPhone,而且 iPhone 也成為瞭多個圖片和社交網站上最受歡迎的拍照設備。
iPhone 5
背部攝像頭:800 萬像素 iSight 攝像頭,?/2.4 光圈,單個像素尺寸為 1.4μm,BSI 背照式傳感器,拍攝照片最高分辨率達 3264×2448 像素,支持每秒 30 幀 1080p 的高清視頻拍攝
iPhone 5 前置攝像頭:120 萬像素,1.75μ ,背照式傳感器,支持 30fps 錄制 720p 視頻
iPhone 5 背部攝像頭模塊經過重新設計,相比 iPhone 4S 的攝像頭小瞭 25%,前置 Facetime 攝像頭由 30 萬像素提升至 120 萬像素。後置鏡頭還是五片鏡片的光學組合,光學性能有所提升,加瞭紅外濾光鏡,對比前幾代沒有那麼容易拍攝得到明亮光源所產生的紫霧。重點在於,iPhone 5 的鏡頭首次覆蓋瞭藍寶石玻璃鏡頭蓋,薄度、透明度和硬度比普通光學玻璃更優秀,對 iPhone 5 的鏡頭提供所未有的頂級防護。
軟件上繼續優化瞭拍攝速度和成像質量,新的 iOS 上 HDR 色彩更飽滿,動態拍攝的照片將比 iPhone 4S 的更清晰,自動白平衡更準確,拍照速度速度提高瞭 40%,圖片的降噪抑制處理也得到瞭優化,進光量方面明顯優於iPhone 4S,低光下進光量進一步增大,夜拍性能提升明顯。另外,相機新支持拍攝 0 至 240 度的全景照片,全景模式下可拍攝最高畫質為 2800 萬像素的照片。視頻錄制提升的防抖動功能,以及可識別多達 10 張面孔的視頻面部檢測,並采用新的壓縮技術,1080P 視頻文件被壓縮後比同等質量 iPhone 4S 視頻文件小 20%。另外,新的 iOS 與社交平臺深度整合,增加瞭拍下照片分享的便利性。
iPhone 5s 和 iPhone 5c
iPhone 5s 背部攝像頭:800 萬像素 iSight 攝像頭,?/2.4 光圈,單個像素尺寸為 1.5μm,BSI 背照式傳感器,最大支持 3264×2448 像素照片拍攝,支持每秒 30 幀 1080p 或高速每秒 120 幀 720p 的高清視頻拍攝,雙 True Tone LED 補光燈。
iPhone 5c 背部攝像頭:800 萬像素 iSight 攝像頭,?/2.4 光圈,1.4μm 像素間距,BSI 背照式傳感器,支持每秒 30 幀 1080p 的高清視頻拍攝
iPhone 5c 和 5s 前置攝像頭 :120 萬像素,1.9μ ,背照式傳感器,支持 30fps 錄制 720p 視頻
iPhone 5c 背部攝像頭采用完全與 iPhone 5 相同的相機模塊,素質上並無太大差別。不過,全新的 iPhone 5s 雖然像素沒變,但采用瞭索尼定制的 IMX145 系列的新感光原件,增加瞭感光元件的面積,比之前 iPhone 5 上的大瞭 15%,每一個像素的尺寸擴大到 1.5μm,光圈提升到更大 ?/2.2,進光能力得到增強,令整體感光能力提高瞭 33%。
為瞭更好的夜拍,蘋果對 iPhone雙 True Tone LED 補光燈,一個琥珀色,另一個白色,提供兩種色調的光,目的是動態調節光線色彩和強度,平衡背景光線和前景光線,並可創造 1000 種不同的色溫,在夜拍的時候提供眾多補光模式,讓低光環境下的帶來更準確的光線顏色,使成像顏色更加自然和準確,而不是之前模仿光的顏色。
蘋果更換瞭新的 ISP 圖像處理器,因此軟件上帶來瞭與之前與眾不同的功能,包括之前幾代 iPhone 做不到的以120fps 拍攝 720p 的 Slow-Mo慢動作視頻錄制功能,能夠自由拖動時間軸來確定慢動作開始和結束的時間點。同時,iPhone 5s 增加瞭全尺寸的照片高速連拍功能,每秒 10 張,其 ISP 圖像處理器支持每秒鐘要處理 8000 萬像素的圖像信息,最高支持 999 張連拍。而且,iPhone 5s 攝像頭自動對焦測光矩陣增加到單反級的 15 個對焦區域,因此對焦的速度和精度提升明顯兩倍以上,自動曝光的錯誤更少,隨意拍攝的畫面也不會虛,甚至造就瞭 5s 在高速連拍的過程中,依然能夠自動超快速低調節測光。
ISP 圖像處理器的改進還帶來瞭動態色調映射,使得照片的顏色飽和度和噪點水平都得以改善,亮度、對比度和色彩調整更出色,即便不開啟 HDR,照片明暗區域的細節表現仍出奇的優秀。另外,5s 相比 5c 拍攝的速度提升瞭 50%。新的 iOS 還對 iPhone 5s 的防抖功能進行瞭加強,提供四種照相模式:視頻、照片、正方形和全景模式,加入更多的後期美化編輯,默認預置很多濾鏡特效模板,之前系統上的快速相機打開方式做瞭修改,也就是在鎖屏右下角提供快速上滑打開相機的圖標,此方式沿用至今。
iPhone 6 和 iPhone 6 Plus
背部攝像頭:800 萬像素 iSight 攝像頭,單個像素尺寸為 1.5μm,?/2.2 光圈,True Tone 閃光燈,iPhone 6 Plus 還支持 OIS 光學防抖技術。
前置攝像頭:120 萬像素,支持拍攝 1280 x 960 像素的照片 ,?/2.2 光圈
iPhone 6 和 iPhone 6 Plus 攝像頭仍為 800 萬像素,但經過重新設計的傳感器,帶來瞭單反相機上耳熟能詳的用於相位檢測自動對焦的 Focus Pixels 技術,對焦速度相比 iPhone 5s 增加瞭兩倍,支持連續自動對焦,拍照速度提升一倍,同時配合 A8 芯片能實現 240fps 的慢動作錄制和 60fps 1080P 視頻錄制,全景拍攝增至更高的 4300 萬像素。前置攝像頭也更換瞭全新的感光元件和更大的 ?/2.2光圈,捕捉光量提升瞭 80%。
iPhone 6 Plus 是首款加入 IOS 光學防抖技術的 iPhone,光學防抖會讓整個攝像頭模組處於懸浮狀態,以補償拍攝時產生的晃動,並可大幅提升弱光及夜間拍攝的表現,使 iPhone 6 Plus 的低光場景和運動狀態下拍攝能力更好。隨著蘋果對 ISP 的進一步優化和 iOS 軟件升級,相機裡又新增瞭一個與慢動作相反的 Time-Lapse 延時攝影功能,整體拍攝性能均比上一代有所提升
iPhone 6 Plus 被一致認為是當今所相機性能最好的手機之一,但首次凸起的攝像頭令很多粉絲難以接受。
未來的 iPhone 呢?
下一款 iPhone 不出意外可能會在 9 月上旬登場,目前很多泄露均表明,今年的新 iPhone(應該叫 iPhone 6s)或許會配備 1200 萬像素後置攝像頭,並支持 4K 視頻錄制以及每秒幀數更高的慢動作視頻錄制,前置攝像頭則提升到 500 萬像素。如此來看,連續保持 800 萬像素多年的 iPhone 攝像頭,在今年似乎會迎來最大的突破,至於與現役的 iPhone 攝像頭相比,蘋果具體會進行哪些更新還是未知數,包括是否真上 1200 萬像素的傳感器也無法確定。
另外,還有消息認為,不參與其他手機制造商的像素和傳感器尺寸大戰的蘋果,未來的某一代 iPhone 蘋果將尋有史以來最大的一次飛躍,那就是為 iPhone 配備雙攝像頭。據稱新的雙攝像頭方案將讓 iPhone 在某種程度上擁有媲美單反相機品質的拍照性能。
其實為手機配備雙攝像頭已經不是一個新的理念,市面上已經有部分廠商有成品機型,主要從進光量、景深以及成像速度方面做文章,以區別於其他雙攝像頭機型。蘋果自己也有不少雙攝像頭解決方案的專利,而且至今已經花瞭三年時間來測試雙攝像頭的 iPhone,相信蘋果打造一款配備多鏡頭的 iPhone 也隻是時間問題,但是否將一款 iPhone 的相機打造出媲美單反相機的性能就不得而知瞭。
小結
從歷代 iPhone 攝像的進化史來看, 其傳感器尺寸和像素上並沒有大幅度更新,近三代單個像素尺寸都是 1.4μm 或 1.5μm,傳感器尺寸也是幾乎接近於 1/3, 無論是傳感器尺寸還是像素規格遠比不上 Lumia 1020,就算是單個像素尺寸也比不上達到 2.0 μm 的 HTC One,隻有光圈增大到瞭?/2.2 。但是我們可以看到,iPhone 的攝像頭一直朝質量和性能升級的方向走,把硬件和軟件的優勢都發揮出最高水平,所以我們看到瞭 iPhone 在不追求像素的情況下依舊擁有挑戰所謂拍照機皇的競爭實力。不過,此時很多人還是會問,為何蘋果一直在像素方面如此保守呢?
一個眾所周知的事實,大量專業拍攝設備的像素數量還停留在 2000 萬以下,甚至 1000 萬以下,蘋果對 iPhone 攝像頭的做法與之類似。蘋果在專業圖像處理領域有不少技術積累,包括在圖像和視頻的算法處理方案,其一直不願公開的 ISP 圖像處理器性能在業界數一數二。每一次升級,蘋果優先考慮的都是傳感器體積、重量和功耗之間的關系,還包括傳感器的感光面積,以及如何設計才能讓新機同樣保持一貫輕薄的機身設計,隻是比較遺憾的是如此輕薄的 iPhone 6 還是沒能避免鏡頭邊緣凸起。
其實你隻要觀察市面上各個拍照旗艦機型,不難發現單個像素尺寸比 800 萬像素版本小的不少,更多的像素帶來的效果反而減少,甚至是反效果。按照蘋果制造一款產品然後逐步完善直到最好的理念,那麼為何不繼續使用體積、功耗低,既穩定性能又好的 800 萬像素呢?相信你也看到瞭,每一年新 iPhone 的推出拍照性能都能超越前面幾代和眾多旗艦,就像今天最好的手機相機可能不是 iPhone 6 Plus,但在該領域中能強於它的也是寥寥無幾。
總之,雖然智能手機的傳感器像素不斷增加,但傳感器尺寸仍非常難於與現有的單反相機匹配,專業數碼單反相機的傳感器尺寸已經說明瞭一切,所以要想手機通過像素的增加創造匹敵單反的性能並不太現實。我們可以換個思路來看,如今去評判智能手機的相機成像如何優秀大多不都是主觀意見嗎?而且現在消費者購買一款機子,關註點已經不再側重於攝像頭、處理器的參數,而是手機是否能夠提供全新的、前所未有的操作體驗,如何讓 iPhone 的拍照方面的體驗增強,包括更好畫質和續航,我們相信蘋果考慮的也離不開這一點。
更多精彩內容,小夥伴還可以關註蘋果行業資訊站>>>點擊進入