智能手機(jī)的前置攝像頭,近年來已然陷入了停滯
眾所周知,對(duì)于如今的智能手機(jī)行業(yè)來說,游戲和拍照毫無疑問是最為熱門的兩大賣點(diǎn),無論消費(fèi)者還是廠商,往往都會(huì)將“高性能”和“強(qiáng)影像配置”作為評(píng)價(jià)一款新機(jī)的重要指標(biāo)。這樣一來也就導(dǎo)致對(duì)于目前來說,與“性能”及“影像”相關(guān)的各種芯片和技術(shù),自然也就成為了需求量最大、同時(shí)也是更新?lián)Q代最頻繁的那個(gè)部分。
比如說,在即將過去的2021年中,手機(jī)行業(yè)光是入門級(jí)5G移動(dòng)平臺(tái),就至少在一年內(nèi)經(jīng)歷了天璣800U-驍龍768G-天璣810的三次換代。而至于性能更高的市場,一年內(nèi)更是有著驍龍780G、驍龍778G、天璣900和天璣920的先后上陣,為玩家提供了更加豐富的選擇。
而在手機(jī)CMOS傳感器領(lǐng)域,2021年索尼和三星兩家也聯(lián)手奉上了包括IMX766、GN1、GN2、IMX766V、HP1在內(nèi)的一批超大底主攝。甚至在非旗艦領(lǐng)域,還有包括JN1、GM5這種專為預(yù)算有限的設(shè)備、甚至是專為長焦和超廣角“副攝”設(shè)計(jì)的新型高畫質(zhì)CMOS方案。
然而不知道大家有沒有注意到一個(gè)細(xì)節(jié),當(dāng)我們津津樂道于各種越來越強(qiáng)大的后攝方案和體驗(yàn)時(shí),卻似乎很少有人注意到,智能手機(jī)在前置攝像頭領(lǐng)域,似乎已經(jīng)很久沒有什么“大新聞”了。
是的,當(dāng)后攝的技術(shù)發(fā)展日新月異之時(shí),曾被很多朋友津津樂道的“前攝自拍”攝像頭方案,卻似乎陷入了技術(shù)發(fā)展的停滯期。
全年僅有一款新品,前攝傳感器集體“躺平”
智能手機(jī)的前置攝像頭目前的技術(shù)進(jìn)步速度有多慢?要弄明白這個(gè)問題,我們其實(shí)只需要打開索尼、三星、豪威這幾家主流CMOS傳感器廠商的官網(wǎng),看看他們最近都出品了哪些新品,自然就能夠一目了然了。
事實(shí)上,正如我們在前文中所講到的那樣,無論是哪一家CMOS廠商,在過去的這一兩年里幾乎都將重心放在了更大底、更高像素的新款后攝傳感器上。而對(duì)于前攝,大家則幾乎都是一幅“擺爛”的態(tài)度。
比如大家熟悉的索尼,其實(shí)就已經(jīng)很久很久沒有推出新的、用于前置相機(jī)的CMOS產(chǎn)品了。以至于當(dāng)我們縱觀整個(gè)市場時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn),IMX615這顆3200萬像素的前攝方案,甚至被一些廠商從去年用到了今年年底,甚至還有很大概率將在明年繼續(xù)接著用。
同理,三星半導(dǎo)體如今對(duì)于高素質(zhì)前攝CMOS的態(tài)度也并不積極。他們上一次發(fā)布高端前攝CMOS是什么時(shí)候呢?答案是2019年的GH1(4400萬像素,0.7μm小像素設(shè)計(jì))。要知道同樣的時(shí)間段里,三星已經(jīng)把用于后置主攝的旗艦大底超高像素CMOS至少更新了5到6代之多。而三星半導(dǎo)體對(duì)于“前攝CMOS”的漠視,甚至使得三星的旗艦機(jī)型都不得不連續(xù)三代沿用相同的前攝方案。
相比之下,整個(gè)2021年手機(jī)前攝CMOS方案唯一值得一提的新品,可能就是豪威科技在11月9日剛剛發(fā)布的OV32C了。只不過,一方面這款產(chǎn)品的尺寸(1/3.2英寸超小底、0.7μm小像素)注定了不太可能有多高的“自拍畫質(zhì)”;另一方面,在官方文檔里甚至都直接將這款CMOS的定位為“通過低功耗實(shí)現(xiàn)始終在線,適合人臉檢測、二維碼掃描等用戶體驗(yàn)”。好嘛,官方都直接不提什么“高品質(zhì)自拍”了,擺明了這就是個(gè)為“掃碼”而生的方案。
為什么前攝后攝待遇有別?技術(shù)限制是重要原因
后攝方案一年就要進(jìn)步好幾代,但前攝卻幾年都難得更新一次。這樣的“差別待遇”背后,到底有著怎樣的原因呢?不得不說,技術(shù)難度、或者說物理規(guī)律的限制,的確是一個(gè)繞不開的話題。
一方面,最近幾年來智能手機(jī)的后置主攝之所以能夠大幅進(jìn)步,最主要的原因就在于機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改善、以及ISP算力的快速提升,讓手機(jī)廠商可以“肆無忌憚”地用上尺寸越來越大、像素越來越高的后置主攝方案。
很顯然,當(dāng)后置主攝從曾經(jīng)的1/2.5英寸(典型的1200萬像素雙核對(duì)焦CMOS)一步步膨脹到1/1.56英寸(IMX766)、1/1.3英寸(三星HM3、GH1)、1/1.12英寸(三星GH2)、甚至是1英寸(索尼Xpreia Pro-1所使用的黑卡7同款CMOS)時(shí),它們必然會(huì)帶來更強(qiáng)的感光能力、更少的噪點(diǎn)、更精確的色彩重現(xiàn),以及更自然、更接近相機(jī)的構(gòu)圖景深感。
同時(shí)由于“底”夠大,對(duì)于這些最新的超高像素旗艦后攝方案來說,它們還可以在CMOS的微透鏡結(jié)構(gòu)上玩出各種“花樣”,實(shí)現(xiàn)更快速的對(duì)焦。或者是在CMOS芯片上加入更大的緩存、更強(qiáng)性能的協(xié)處理器,從而實(shí)現(xiàn)高速連拍、片上像素多合一,低延遲HDR視頻拍攝等功能。
采用三星GH1方案的vivo S10 Pro已經(jīng)算是前攝里的“大底”了,但其實(shí)它也只有1/2.65英寸
但是所有的這些后攝CMOS技術(shù)創(chuàng)新的“先決條件”,在前攝上都是不成立的。原因也很簡單,因?yàn)樵谌缃襁@個(gè)屏幕邊框越來越窄,屏幕開孔越來越小的時(shí)代,前攝CMOS根本不可能去追求什么“大底”。事實(shí)上早在幾年前,主流CMOS廠商的前攝模組就紛紛開始“瘦身”,通過使用更小的像素、更小的傳感器面積,來迎合市場對(duì)于“高屏占比”的需求。在這種情況下,廠商能做到讓手機(jī)的前攝水平不退步,其實(shí)就已經(jīng)是一種成功了,哪里還有什么余裕去改善前攝的畫質(zhì)呢?
其實(shí)辦法也還是有的,但消費(fèi)者的觀念又成了阻礙
難道智能手機(jī)的前攝CMOS,就真的沒有繼續(xù)改善的空間了嗎?其實(shí)是有的,但要命的地方就在于,這個(gè)辦法未必能獲得市場的認(rèn)可。
正如我們前文中所講到的那樣,在智能手機(jī)普遍追求“高屏占比”的背景下,前置攝像頭的體積必然是越做越小。這就意味著從原理上來說,要想改善前置攝像頭的“硬素質(zhì)”就只有兩條路可走,要么使用更強(qiáng)的像素隔離設(shè)計(jì),在進(jìn)一步縮小單像素尺寸的前提下,讓CMOS傳感器的信噪比提升;要么就是干脆舍棄前攝的“高像素”思路,通過大幅降低前攝像素,直接換來原生的大尺寸像素和高感光高畫質(zhì)。
三星JN1原本被認(rèn)為會(huì)成為新的旗艦自拍方案,但結(jié)果被很多入門機(jī)拿去做了后置主攝
然而從目前行業(yè)中的公開信息來看,第一條路至少到目前為止還沒有“走通”。三星ISOCELL 3.0作為當(dāng)前最先進(jìn)的小像素尺寸技術(shù),首款配備的產(chǎn)品卻是用于后置主攝的超大尺寸2億像素傳感器HP1。而次一級(jí)的ISOCELL 2.0(0.64μm)以及豪威的PureCel Plus-S(0.7μm)技術(shù),設(shè)計(jì)出來的CMOS要么就是因?yàn)槌叽邕€不夠小,無法用到前攝上(典型的就是現(xiàn)在入門機(jī)的50MP后置主攝方案JN1),要么就是畫質(zhì)表現(xiàn)還不夠好,承擔(dān)不起高端前攝的定位(比如前面說到的OV32C)。
那么如果干脆舍棄“高像素”,在前攝上回歸低像素方案,追求原生大像素高感光能力呢?實(shí)際上,三星Galaxy S20、S21,以及前段時(shí)間剛發(fā)布的谷歌Pixel 6系列就是這么做的。它們的1000萬像素、1100萬像素前攝從實(shí)際效果來說確實(shí)不差,甚至是絕對(duì)比許多高像素方案還要好得多。
但問題就在于,對(duì)于那些追求“自拍”效果的用戶來說,是否又能理解并接受“低像素前攝”的好處呢?要知道,HTC當(dāng)年的400萬像素超感光相機(jī)在市場上折戟,對(duì)于整個(gè)行業(yè)可是造成了不小的惡劣影響,以至于直到現(xiàn)在,我們看到絕大多數(shù)手機(jī)廠商還是會(huì)拼命地追求“高像素”,并將其作為影像能力的宣傳重點(diǎn)。在這樣的背景下,要想讓一部分特定的消費(fèi)群體接受“前攝像素低一點(diǎn)可能更好”的觀念,顯然絕非易事。
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