隨著手機攝像頭整個產(chǎn)業(yè)的進步，廠商在制造攝像頭模組時也不再局限于像素的提升，越來越多像光學(xué)防抖、數(shù)字防抖、Ultrapixel的技術(shù)被應(yīng)用到手機領(lǐng)域。而在最近三星發(fā)布了Galaxy S7/S7 edge，其后置一枚采用全像素雙核技術(shù)的1200萬像素攝像頭，究竟全像素雙核是什么東東呢？下面筆者來解析一下。

 

 

在理解全像素雙核前 你需要先明白這些

 

　　——①手機上的“相機”主要由鏡片模組（以及馬達）、紅外線濾光片、傳感器、以及集成在Soc里面的DSP模塊組成，而鏡片模組主要把外界的光進行聚焦、糾正鏡片帶來的畸變，過濾無用光等等，傳感器用于光信號轉(zhuǎn)化為電信號，而DSP模塊則負(fù)責(zé)處理電信號讓它變成能顯示出來的照片，同時向像鏡頭模組/傳感器作出各種反饋。

 

　　——②傳感器通常由紅、綠、藍(lán)三色像素組成（RGBW則把一個綠換成白），而每一個像素則由不同顏色（RGB）的微透鏡、防止光亂竄的“井”、以及光電二極管這三個主要部分構(gòu)成。光通過鏡頭模組照射到傳感器表面，然后經(jīng)過RGB三色的微透鏡進行過濾，過濾完剩下的光則通過“井”照射到光電二極管上，進行光→電信號的轉(zhuǎn)化。

 

光電轉(zhuǎn)化過程

 

 

　　全像素雙核其實并不是在Galaxy S7上首次出現(xiàn)，該技術(shù)曾出現(xiàn)在佳能的在7D mark2以及70D兩款相機上。而這里的“全像素”指的是CMOS傳感器上面的所有像素，而“雙核”指的是把每一個像素當(dāng)中的光電二極管一分為二（其實就是2個），讓分開后的光電二極管能獨立接收光線，形成的相位差就是驅(qū)動馬達進行對焦的“依據(jù)”，而獨立的2個光電二極管在成像時可作為一個像素（合并）進行輸出。

 

雙核全像素可以簡單理解成多了一個光電二極管

 

　　對焦的原理/步驟大概是這樣子的:①一分為二的光電二極管分別接收光信號，②計算兩個圖像（光信號）的信號差以及偏差方向，③根據(jù)計算結(jié)果驅(qū)動鏡頭馬達進行合焦，獨立的2個光電二極管“合并”成像進行圖像的輸出。

 

步驟①

 

　　——①全像素雙核技術(shù)的傳感器里頭的每一個像素都配備了2個獨立的光電二極管，而在接收光線時這兩個光電二極管可以獨立獲取圖像（例如二極管1接收圖像A，二極管2接收圖像B），獲取的A、B像交給信號處理引擎處理。

 

步驟②

 

　　——②在未合焦（對焦失?。┑臓顟B(tài)下，A、B像之間會存在偏差量，也就是兩個信號源的波峰不重合，而此時的畫面是模糊的。而信號處理引擎（可能就是DSP，有待證實）根據(jù)A、B像相互偏移的距離與方向，計算出鏡頭馬達需要移動的位移量以及方向（為了讓A、B像重合），并將計算結(jié)果反饋給鏡頭馬達。

 

步驟③

 

　　——③鏡頭馬達根據(jù)反饋的信號進行移動，完成合焦，一個像素內(nèi)的2個獨立光電二極管進行合并成像，此時畫面清晰，單次拍照完成。

 

全像素雙核:對焦快/范圍廣/ 不會犧牲畫質(zhì)

 

　　對焦速度比反差式、相位式、混合對焦更快，而且對焦的范圍也變大（佳能稱相位差對焦的有效范圍為30%~40%，而全像素雙核的對焦范圍可達80%[垂直]*80%[垂直]）。另外，由于“雙核”光電二極管在成像時“合并”為一個整體進行輸出，所以在保證對焦性能的同時不會犧牲畫質(zhì)。

 

全像素雙核的優(yōu)點

 

全像素雙核對焦點

 

 

　　其實從原理上看來，全像素雙核的實現(xiàn)方式與先前的相位對焦基本類似，它們都是通過檢測未合焦時兩個像之間的偏差量與偏差方向去判斷對焦物體的遠(yuǎn)近。在原理上可謂相當(dāng)相似。

 

相位對焦中用于對焦的像素分布情況

 

　　但全像素雙核與相位對焦最大的不同點在于，相位對焦基于傳感器上分散布置的對焦像素，這部分像素不參與最終成像，而缺失的像素圖像需要通過算法去“補償”，所以會一定程度上犧牲了畫質(zhì)。另外，由于這些分布在傳感器上的對焦像素主要集中在傳感器的中央范圍，所以相位對焦的范圍不能完全覆蓋畫面。

 

全像素雙核獨立的光電二極管用于對焦

 

　　而采用全像素雙核技術(shù)的傳感器，每個像素里的2個光電二極管可以用于對焦之外，還可以“合并”在一起用作圖像的輸出，所以畫質(zhì)上不會受到影響。另外，由于“雙核”應(yīng)用到整個傳感器的每一個像素上面，所以其對焦范圍理論上能覆蓋整個傳感器，但由于成本以及鏡頭模組上的配合，通常全像素雙核的對焦范圍覆蓋傳感器的64%（上下各80%）區(qū)域，范圍上比傳統(tǒng)的相位對焦大得多。

 

　　當(dāng)然最重要的是全像素雙核技術(shù)的對角速度比傳統(tǒng)的相位對焦、混合對焦都要快，因為沒有了先相位對焦（保證速度）后反差對焦（保證精度）這個過程。

 

 

　　由于手機體積上的限制，所以其攝像頭傳感器面積不能盲目增大，而總像素的提高又意味著單個像素的面積會有所縮小，從而可能讓光信號向其它像素“溢出”導(dǎo)致畫面出現(xiàn)雜訊，影響畫面色彩的表現(xiàn)。因此，廠商便開始在傳感器、鏡頭模組上做花樣，把不少技術(shù)應(yīng)用到手機拍照上面，而我們也因為手機拍照的方便，對其成像需求越來越高，在科技領(lǐng)域的革新以及消費市場的雙重帶動下，2016年相信這種黑科技更會越來越多。