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攝像頭上的戰(zhàn)爭 2021-11-04 21:23:27　　來源：36氪

在B站上，有一類預(yù)測iPhone未來長相的視頻：后置攝像頭越來越多，以至于機背長得和“百眼魔君”蜈蚣精近乎一致。

這一共同想象的背后，是手機后置攝像頭數(shù)量的增長速度，最為肉眼所見。

這相當明顯地反映在了手機成本上。iPhone13 Pro Max的相機成本77美元，為iPhone4的十倍，同期零件總成本僅翻了一番。三星在2020年2月發(fā)布的S20 Ultra，僅攝像頭模組成本就達107.5美元，超過總成本的20%。

智能機市場競爭愈發(fā)激烈，攝像頭上的戰(zhàn)爭趨向內(nèi)卷。從1999年夏普發(fā)布第一款帶有攝像頭的功能機，到2019年華為在智能機攝像功能上獨領(lǐng)風騷，手機攝像頭經(jīng)歷了四個時期：

前智能機時代：萌芽

iPhone4時刻：單攝的進化

雙攝混戰(zhàn)：HTC引發(fā)的攝像頭革命

雙雄對決：華為VS蘋果

01萌芽

2000年9月，夏普發(fā)布了世界上第一款內(nèi)置CCD攝像頭手機J-SH04。

這是一款充滿時尚感的手機。在功能機時代，夏普與諾基亞并駕齊驅(qū)，而且因為掌握液晶顯示技術(shù)，早在1999年底推出了第一款采用彩色液晶屏的手機，創(chuàng)新力十足。在此基礎(chǔ)上，夏普在機背后又加了一顆11萬（96*130）像素的攝像頭，采取當時主流相機采用的CCD芯片-攝像頭方案。

把相機用的攝像頭芯片放到手機上來，成為之后手機攝像頭創(chuàng)新的基本思路。

不過，放到當時的技術(shù)環(huán)境，夏普的吃螃蟹之舉，更像是給手機增添一個外圍性質(zhì)的賣點。相比于正在興起的CIS芯片路線，CCD芯片需要大得多的面積才能有清晰的成像，單純把CCD芯片遷移到手機上，因為面積銳減，而且沒有閃光燈，也沒有自動對焦，幾乎只能得到一張馬賽克式的照片，僅供自娛。

雖然成像效果糊的感人，銷量也不好，夏普還是在其后繼續(xù)死磕，并做了兩次大手筆升級。先是在2003年，推出了100萬像素攝像頭，然后在2004年，推出了兩倍光學變焦。是不是有些恍如隔世，畢竟也就是12年后，蘋果方才推出了引領(lǐng)機圈風潮的兩倍光學變焦。

夏普對于攝像頭的癡迷在2008年達到高潮。當年發(fā)布的9020c功能機型，攝像頭從此前落后的CCD切換到了輕薄小巧卻性能強大的CIS芯片，參數(shù)配置高達500萬像素，與兩年后的iPhone 4齊平。正是因為夏普的先鋒嘗試，9020c一經(jīng)發(fā)布一機難求，廣受中國大陸的年輕白領(lǐng)追捧，以至于在二手市場需要加價兩百多高至5200元才能購入。

但是，相比于功能機潮牌廠商的激進實驗，同一時期處于萌芽狀態(tài)的智能機，攝像頭尚未成為共識。

2004年下半年，財大氣粗的微軟，借由宏達電子（也就是后來的HTC）之手試水手機市場，推出搭載了微軟操作系統(tǒng)的機型Pocket PC Phone。這個名字聽起來有點不倫不類，在美國通過運營商渠道銷售，是早期較為主流的智能機。在起步嘗試中，微軟搞錯了重點，試圖把Windows系統(tǒng)從PC移植到手機上，一個渠道發(fā)售的Audiovox 6601版本沒有攝像頭，6600版本雖有，竟然是內(nèi)置的。

不過，隨著攝像頭從CCD轉(zhuǎn)向CIS芯片路線，在iPhone即將掀起的智能機風暴，攝像頭將會迅速奠定其標準配置的地位。

02單攝進化

攝像需要一顆圖像傳感器，負責由被攝物體的光信號向電信號的轉(zhuǎn)換過程。

早在1969年，貝爾實驗室發(fā)明了CCD，后來由索尼發(fā)揚光大，開始廣泛地應(yīng)用在攝像機上。

在手機流行開來后，CCD的適用性急劇下降。根本原因在于，一個輕薄短小的手持便攜設(shè)備，相比于一個需要扛在肩上的黑長粗大的攝像機，能夠容納電子元件的物理空間大大縮小，由此對圖像傳感器提出了一個要求：

面積要小、成像要好。

CCD分立存在，不能和信號放大器、圖像處理器等其他芯片集成在一塊，天生更吃空間。而且，CCD單個像素尺寸大，裝到手機上，能夠容納的像素數(shù)量實在太少了，成像清晰度自然也很有限。

因此，盡管CCD保留的光信息確更多，信號噪聲更少，在像素數(shù)量足夠多的情況下成像也更清晰真實，但無法滿足手機的硬約束。一個輕量級設(shè)備，注定無法背著一個重量級的芯片選手，不然會被早早耗死，提前停工。

在這個技術(shù)背景下，CIS芯片方案在90年代中發(fā)明后，快速替代CCD。CIS芯片面積小、耗電少、還便宜，同時還能把其他功能的芯片也集成到一起，是為手機而生的輕量級全能芯片選手。盡管光信號噪聲大，但只要不斷往上堆像素數(shù)量，總能在同等面積內(nèi)達成遠優(yōu)于CCD的成像效果。

總的來說，CIS芯片的發(fā)展節(jié)奏，與手機智能化的整體進度，都是一樣快。CIS芯片面積越來越小，像素數(shù)量越來越高，成本不斷降低，能塞進越來越輕薄的手機里，拍一張好照片越來越容易。

因此，在谷歌成功開發(fā)安卓、智能機生態(tài)逐漸成型后，攝像頭終于成為手機的一項標準配置，且沿著高像素路線迅速發(fā)展。

2008年9月，谷歌借由HTC之手發(fā)布第一款安卓手機HTCDream/G1，后置一枚300萬像素攝像頭，采用CIS芯片，支持連拍、自動對焦、視頻拍攝等功能。

兩年后，劃時代的iPhone4發(fā)布，后置500萬像素攝像頭，支持720P視頻拍攝。

重量級選手蘋果一上臺，便將單個攝像頭的成像水準提高到一個新境界，此時尚處于懵懂之中的安卓陣營，應(yīng)做何應(yīng)對？

03雙攝混戰(zhàn)

在像素數(shù)達到500萬后，照片分辨率可以達到720P，在手機上，消費者終于可以看到一張足夠清晰的照片。接下來，怎么讓拍照和拍視頻更好看，成為智能手機發(fā)展的主要矛盾。

CIS芯片下的單攝路線，馬上迎來一個巨大的挑戰(zhàn)：在五厘米見方不到的空間擺放攝像頭，就像螺螄殼里做道場，底天生小，感光面積小，圖片質(zhì)量天生要低一截。同等面積下，隨著一顆攝像頭的像素數(shù)量上升，信號中的噪聲會增多，反而有可能降低成像質(zhì)量，該怎么辦？

很簡單，如果一個不行，那就再來一個。為了解決成像質(zhì)量的問題，手機廠商開始對雙攝路線進行探索，第一個吃螃蟹的，是狗了十年的HTC。

HTC，臺塑創(chuàng)始人之女王雪紅創(chuàng)建的手機公司，原先是個ODM廠商，只是傍著美國大公司貼牌代工。世紀之初，微軟搞手機操作系統(tǒng)，沿用PC打法，意屬惠普代工，但HTC堅持做出樣機獲得認可，后來一度占據(jù)微軟系統(tǒng)手機80%的市場份額。安卓出世后，嗅覺靈敏的HTC迅速調(diào)轉(zhuǎn)船頭，又傍上了谷歌的大腿。王雪紅專門派出一支工程師團隊駐場谷歌，方便隨時聯(lián)絡(luò)。

在美國“潛伏”了將近十年時間，HTC依托機海戰(zhàn)術(shù)和運營商市場，率先扛起了安卓機陣營的大旗，在攝像頭路線上正面剛蘋果。

2011年，HTC推出全球第一款雙攝手機HTCEVO 3D。在《阿凡達》熱映的背景下，這款裸眼3D手機噱頭不小，但原理頗為簡單。兩個攝像頭猶如人的雙眼，在偏光原理作用下，便可使人有立體的觀感。

這是安卓陣營雙攝的第一槍，沒打響，很快就熄火了。裸眼3D的屏幕眩暈感非常明顯，反而讓HTC陷入了VR的沼澤，至今不能抽身。

三年后，跌了一萬億新臺幣的HTC已盛極而衰，但還是發(fā)布了一個更切實際的【400+200】萬像素組合的雙攝手機：HTC One M8，其中的200萬像素攝像頭負責采集景深信息，這樣手機便可拍照后對焦，出片效果自帶虛化。

HTC的攝像頭思路，總結(jié)來說，便是增加數(shù)量、重新劃定分工，再經(jīng)軟件算法優(yōu)化，使影像成為智能手機的實質(zhì)性賣點。

這一次，HTC還是搞砸了，虛化效果PS痕跡很重。但是“多堆一個攝像頭”，安卓陣營的玩家可是看明白了，一個比一個趕的緊：

2014年8月，酷派發(fā)布鉑頓大觀5，后置兩個1300萬像素攝像頭，主打150毫秒快速對焦；

2014年11月，榮耀6 Plus發(fā)布，后置兩個800萬像素攝像頭，主打“仿生平行雙攝”；

2015年8月，360發(fā)布奇酷手機，后者兩個1300萬像素攝像頭，主打夜攝，周鴻祎直接在發(fā)布會上表示“領(lǐng)先蘋果一代”。

亂拳打死老師傅。HTC之后的三款雙攝手機，無一例外都能實現(xiàn)虛化功能，而且像素更大，影像賣點更多。究其原因，攝像頭兩兩組合還是比較容易的，兩個彩色攝像頭，一個彩色+一個黑白，各有優(yōu)劣，如果愿意再給供應(yīng)鏈多塞點錢上高像素，“超越蘋果”其實并沒有什么難度。

但是，在諸多追逐雙攝潮流的手機廠商中，有一個沒有馬上安排雙攝，那就是榮耀的大哥——華為。

華為和蘋果的節(jié)奏有點像，都和單攝杠上了。其實，加一顆攝像頭是比較容易的，但是吃透一顆攝像頭卻很難。那時，余承東接手手機業(yè)務(wù)不久，大刀闊斧改革，新建了不少技術(shù)實驗室，其中有一個便是聚焦手機拍照性能的芬蘭實驗室。華為一上來，就想解決攝像原理的一個根本問題。

原來，對于手機這樣一個輕量設(shè)備來說，成像質(zhì)量的核心約束在于光。CIS芯片通過濾色鏡獲取三原色（RGB）信息，經(jīng)由成千上萬個RGB顏色的組合，最終形成一個彩色照片。問題在于，濾色鏡本身有固定的顏色排列，光通過的時候一些被過濾，同時也產(chǎn)生信息干擾。華為試圖改變?yōu)V色鏡的顏色排列以增加進光量，從而達到最終提升成像質(zhì)量的目的。

這就是華為的與眾不同之處：

在別人拿著供應(yīng)鏈方案花式宣傳的時候，他在想著借由對技術(shù)原理的深入探索，從性質(zhì)上對消費者體驗產(chǎn)生革命性影響，而非從量上做小修小補。

但是第一次走大步，華為的試驗宣告失敗。濾光鏡顏色排列變了，進光量是更多了，卻帶來了過曝的問題，成片質(zhì)量反而下降。過猶不及，華為只得先放下這個激進的技術(shù)方案，也走上一般安卓廠商選取的雙攝路線。

雖然如此，華為還是用一個頗具噱頭的方法提升了雙攝的競爭層次。

2016年4月，華為發(fā)布P9，搭載兩顆1200萬像素攝像頭，與徠卡合作，自帶“徠卡色彩模式”。如果一時半會搞不定攝像原理，那干脆和相機聯(lián)名，這個舉措把安卓陣營拉進了新一輪品牌角逐大賽。華為的雙攝雖遲，但聯(lián)名徠卡算是殺了個回馬槍，重新掌握安卓機攝像的話語權(quán)。

安卓陣營全都隨大流，蘋果在一旁笑了，準備發(fā)大招。

04雙雄對決：華為VS蘋果

安卓陣營的雙攝方案，一直沒有解決一個問題：光學變焦，這使得手機在根本上無法與相機比肩。

以往，手機只能實現(xiàn)數(shù)碼變焦，相比于相機的光學變焦，成像質(zhì)量差。在相機中，多個鏡片來回移動，改變了畫面的范圍和被攝物體大小，但清晰度是一貫的，是為光學變焦。而手機空間實在狹小，無法實現(xiàn)這一功能，用攝像頭去放大物體的時候，畫面就變糊了，等于說原來一個像素表達的顏色，現(xiàn)在為多個像素分拆再加以“注水”，是為數(shù)碼變焦。如果不從攝像頭上做出改變，只是用軟件和算法來欺騙人眼，大為不足。

針對這一問題，在2016年9月的發(fā)布會上，庫克祭出了大殺器：iPhone 7 Plus，后置廣角+長焦1200萬像素雙攝，兩鏡頭可分別實現(xiàn)1倍和2倍的光學變焦，相當于帶了兩個定焦鏡頭的相機。至于1～2倍間的變焦，則用算法補足，原理還是數(shù)碼變焦，但因多了一顆攝像頭，廣角負責寬景，長焦負責物景，兩相互補，稱之為混合變焦，成像質(zhì)量比單純的數(shù)碼變焦優(yōu)越不少。

此前，蘋果一直忙于打磨單個攝像頭，在安卓陣營一片“攝像超蘋果”的鑼鼓喧天中，iPhone7 Plus的革命性雙攝方案，屬實令機圈震撼，尤其是其變焦過程十分順滑，拍攝體驗極佳，沒有強大的算法支持，無法達成此種效果。

實際上，在此前安卓陣營的狂妄叫囂聲中，“忍者神龜”蘋果一直在暗暗憋大招。早在2012年，蘋果提交了一份雙攝專利。到了2015年，蘋果以大約2000萬美元的代價收購了以色列的LinX，該公司專門生產(chǎn)面向平板電腦和智能手機的小型化多攝，正滿足蘋果所需。

在終端用戶體驗導(dǎo)向下，通過不斷并購一些專注于關(guān)鍵元器件技術(shù)研發(fā)的小型科技公司，蘋果在電子整機上周期性地積聚革命性的變化，每逢新產(chǎn)品一出，總能震撼全場。

蘋果開始在攝像頭上卷了起來，安卓陣營紛紛效仿。

華為也不例外。2017年2月，華為在巴塞羅那發(fā)布P10/P10Plus，后置【1200+2000】萬像素雙攝，同樣支持兩倍變焦，這是中國大陸手機第一次在DxOMark排行榜上進入全球第五，創(chuàng)造了當時國產(chǎn)手機的最高排名。

不止于此，華為一直沒忘了要真的干翻蘋果，因而對于單顆攝像頭的打磨格外在意，著力甚多。

同年10月，華為在慕尼黑發(fā)布Mate 10/Mate 10 Pro，攝像頭配置不變，但單顆攝像頭繼續(xù)升級。華為一面升級光圈，提升虛化能力；另一面給攝像加上蟄伏已久的芯片buff，麒麟970的NPU能夠識別13個場景并自動優(yōu)化，免去手動切換模式的煩惱。對此，DxOMark給出了97的高分，這個成績達到了安卓陣營的新高度：

“吊打”一個月前剛剛發(fā)布的iPhone 8 Plus。

在新款iPhone發(fā)布后才超越，也是安卓陣營的一貫路數(shù)了。華為的不同之處在于，他是國內(nèi)安卓陣營中第一個，能夠先于蘋果定出廣大消費者歡迎的產(chǎn)品規(guī)格。

到了2018年10月，華為在倫敦發(fā)布Mate 20 Pro，后置【4000+2000+800】萬像素三攝，足以實現(xiàn)3倍光學變焦、5倍混合變焦，成為第一款后置“真三攝”手機。相比于2016年蘋果的雙攝方案，華為此次加上了一顆超廣角攝像頭，基本能夠滿足日常生活的全部拍攝需求。這次，華為登頂DxOMark排行榜。

在短短的一年半間，華為在DxOMark排行榜上一路從第五升到第一，成功屠榜。

也正是在華為登頂鐵王座的時刻，大棒不期而至。