解析手机拍照的相关原理

导语：易匚品牌汇精选并编辑了各类与手机相关的信息，希望能帮大家全方位的了解手机，本文主要为大家介绍的是:【解析手机拍照的相关原理】。手机原理-工艺-技术篇:主要讲述了手机拍照是靠其图像传感器、像素密度、敏感度。信噪比、动态范围、色彩表示等工作原理解析。

解析手机拍照的相关原理

当前的拍照手机已经朝着“智能”化方向发展，其相机子系统已经不再是拍摄简单的图片或者视频功能。本文主要研究如何选择合适的图像传感器和其他组件来搭建相机系统，即你在设计中“必须知道”的事情，从而保持设计的领先性。

最终的数码汇集平台：拍照手机

如今人们所热崇的数码照片的数量已经明显得改变着整个数码成像的产业环境。社交网络网站，如MySpace和YouTube，促使了图片上传的不断增加，而提供照片分享及视频分享的网站，如Flickr和iMovies，也推动着相应的图片下载。今天，照片、视频的上传和下载不仅仅发生在个人电脑之间，已广泛应用到PC、笔记本电脑、PDA以及拍照手机中。

拍照手机是这些设备中最具有杀伤力的。分析公司Gartner指出，2006年的全球手机销售中，拍照手机占据48%的比例，而该数字在2010年将预计达到81%1。2010年拍照手机的销售量将预计超过10亿部2。

如今，拍照手机的销售势头强劲，而数码相机的销售情况却萎靡不振。其中的原因之一：当前技术下的数码相机的销售已经达到饱和点。多项研究表明，平均每4个美国家庭，就有拥有2部或2部以上的数码相机。另一方面，Strategy Analytics指出，改进后的拍照手机技术将导致拍照手机于2010年抢占低端数码相机市场的15%3。

较差的图像质量、有限的拍照手机内存以及缺少产业环境来实现将手机中照片传输到PC或者其他存储设备功能，这些缺点使得拍照手机更像一个玩具或者一种时尚。然而，一代新的技术鼓励了早期的购买者继续使用他们的拍照手机，并吸引了更多的一度认为拍照手机功能有限的新客户。因此，就像数码相机（DSC）疯狂抢占胶片相机市场一样，新型的改进后的拍照手机也急剧冲击着数码相机的销售。

四分之一的受访者表示，未来他们只会考虑使用拍照手机来拍摄照片（早期的购买者），要求提供的画质基本与当前高中端数码相机相当，分辨率大概在600万像素左右。

在一些特定的情况下，43%的人们将会愿意配备一部适合的拍照手机来取代他们的数码相机。目前，只有32%表示他们只会选择数码相机。

印度和中国的用户在对待拍照手机的态度更为开明。在这些国家，几乎十分之八（79%）的受访者表示将来只用拍照手机来进行拍摄照片。

印度和中国超过一半的受访者（分别为60%和52%）使用拍照手机拍照的频率为每周几次；而在美国这个比例为超过四分之一（26%）；在德国这个比例最低（12%），同时德国也是不使用拍照手机拍照人数最多的（59%）。

由于数码汇总的趋势一直没变，对于从事于开发拍照手机的设计工程师而言，深入理解如何选择图像传感器显得越来越重要，同时需要实时掌握最新的图像传感器技术的发展，从而保证拍照手机能将更高质量的图片呈现给消费者。

选择合适的 图像传感器

选择图像传感器有很多种标准，其中一些事定性/主观性的，还有一些事定量/客观性的。当为拍照手机选购一款CMOS图像传感器时，有几个重要的“必须知道”的量化指标需要记住，他们是：

像素密度：像素密度是一个图像传感器性能的基本组成部分；传感器所具有的像素越多，拍出照片的细节会越丰富。然而，当选择一款图像传感器时，设计师们不应该仅仅考虑像素数量，因为像素在尺寸上减少，传感器的性能也会下降。为了给传感器增加更多的象素而又不损失图像的质量，传感器厂商正在通过各种先进的技术来提高传感器性能，而设计师们需要知道的是传感器厂商使用了什么样的像素技术来即提高了传感器的性能又减小了像素的尺寸。

敏感度：敏感度测量的是传感器受到轻微刺激后的反应，其单位通常是mV/luxsec。

信噪比（SNR）：信噪比是信号与信号标准方差的比值的对数。它测量的是传感器的噪声性能。这里的噪声是多种噪声的混合，包括读出噪声、散粒噪声、暗电流噪声、修复噪声、温度噪声以及其他。信噪比依赖于对应的测试条件，如帧速率/积分时间、亮度条件和测试目标等。

动态范围：动态范围测量了 图像传感器在同一张照片中同时捕获光明和黑暗物体的能力，通常定义为最亮信号与最暗信号（噪声门槛级别）比值的对数，通常用54dB来作为商业 图像传感器的通用指标。具有较宽动态范围的 图像传感器可以在明光环境下提供更好的性能（例如，使用较窄动态范围传感器在明光环境下拍出的照片会出现“水洗”或模糊的现象。）

色彩表示：颜色再现往往是采用CIE Lab色彩空间量化得到的。色彩空间是在三维空间内与人的色彩视觉相影射的一种数学方法，每个色彩在该空间上都可以一一对应。色彩表示的精度取决于传感器产生的色彩坐标与人眼对同一色彩产生的色彩坐标的差值的测量。用在测量色彩重现精度的重要指标为“Delta E”。Delta E是色彩空间的空间距离。10以下的Delta E是当前大多数拍照手机图像传感器的典型指标。

白平衡：白平衡指的是传感器对在光线不断变化环境下的色彩准确重现的能力表示。大多数拍照系统具有自动白平衡的功能，从而能在光线条件变化下自动改变白平衡值。设计工程师寻找的图像传感器应该配备了一个很好的自动白平衡（AWB）控制，从而提供正确的色彩重现。

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