激荡二十年 —— 手机相机技术的发展历程

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从2000年底日本Sharp推出第一款照相手机J-SH04到现在，已经过去了20年。这二十年来，手机相机技术的发展突飞猛进，不仅把卡片数码相机市场几乎消灭殆尽，包括单反无反相机在内的高端数码相机市场也被一步步压缩，整个数码相机市场已经萎缩到巅峰时期销量的10%。这一期我们就来说一下手机相机这二十年从技术到市场风云际会的发展历程。

世界上第一款照相手机J-SH04，11万像素 Sub VGB cmos sensor

这款手机现在看起来很low，但是开启了一个崭新的时代 —— 手机相机登上历史舞台。很快整个手机业界就意识到相机是必须要有的一个关键feature。

2001年，Nokia推出第一款集成VGA摄像头的手机7650，支持多媒体信息（MMS）将照片发送给朋友和家人，第一次实现了相机与社交功能的捆绑。

Nokia7650

之后三星LG等厂家也都推出了相机手机，LG还推出了带翻转摄像头的手机A7150。

LG A7150

这个阶段可以说是手机相机发展的第一阶段 —— 解决了手机照相功能的有无问题，手机相机分辨率普遍很低（sub VGA ~ 几十万像素），同时期的数码相机已经是几百万像素，图像质量吊打手机相机。

如果说从2000年开始手机相机进入启蒙时代，那么2005-2010年可以说是手机相机硬件创新的黄金时代，各种专注于相机功能的照相手机出现在市场上。Nokia的N系手机主打数码相机级别的照相体验，手机相机像素数与图像质量直追数码相机。

Nokia推出的N8手机是这一时期的巅峰之作，相机搭载了12M 1/1.8 英寸图像传感器，机械快门，氙气闪光灯。这些配置已经完全达到了当时主流数码相机的水平。

Nokia N8

可以旋转屏幕变成DV 主打摄像功能的Nokia N90

3x 光学变焦 Nokia N93手机

这一时期还有一个趋势就是手机相机与传统相机厂商的合作，从Carl-Zeiss,Scheneider，Kodak到Cyber shot，手机相机寄望于与相机老牌沾亲，从而在市场上形成相机品牌的优势。

为了抗衡Nokia与Carl-Zeiss的结盟，LG拉了德国的Scheneider

LG KU990 Viewty， 还带手动变焦环， 可以微变焦

Sony 自家就有数码相机Cyber-Shot品牌，自然得直接攀上。

Moto 拉上了柯达推出了Zine ZN5

Moto Zine ZN5

Moto Zine ZN5是第一款可变光圈手机相机，低光时光圈F2.8，正常光线时光圈切到5.6。

三星手机看这些手机厂家相机做的风声水起，于是推出了W880，直接把数码相机加上电话功能，数码相机的功能我都有，谁敢比我大！结果市场反馈惨败，消费者搞不清这是相机还是手机。

W880

这个时期可以说是手机相机市场的战国时期，大家各显其能。各手机的芯片供应商以及ISP供应商也是百家争鸣，美国的高通、博通、TI，欧洲的英飞凌还有韩国、台湾的一些Soc厂商都有一定的市场份额，独立ISP/Camera多媒体芯片也有一定的市场。

从Marketing的角度而言，这一时期基本属于'像素正义’时期，谁的相机像素多，就代表谁的相机更好，在2011年，Nokia推出Pureview 808终极大杀器， 4100万像素，直接把这个赛道给玩死了，这也标致着手机相机硬件PK的黄金时代终结，手机相机的发展进入下一阶段 ：smart mobile imaging时期。

从2000年到2011年，camera phone一共的销售量是10亿部，从2011年到2017年，camera phone的销量就突破了10亿部。2013年是手机相机与数码相机销售的黄金交叉点，根据2013年的市场分析报告，超过80%的手机用户满意手机相机的拍摄质量与便利，他们中的一半人不会再投资买数码相机。这一报告也与CIPA的数据吻合。

CIPA2003-2020数码相机销量统计

从2010年，手机开始逐渐进入智能手机时代，这一阶段的手机相机有四个新的发展特点:

第一：应用与服务成为手机的关键，他们创造了更高的营收，手机相机成为这一环节的使能要素。比如各种扫码支付，拍照联动Amazon等电商购买相似商品等。

第二：伴随社交网络的兴起，用户更加多地分享照片和视频这些有记忆属性的载体。超过60%的智能手机用户会上传并分享他们拍的照片。

第三：从相机软件开发角度，智能手机操作系统比如IOS和安卓增加了更加丰富完善的camera frameworks 和 api，使得相机开发者可以获得更深入的相机功能接口从而差异化用户体验。

第四：从手机相机元件供应商的角度，更好的质量的元件供应给手机相机，从图像传感器，到镜头，马达，模组厂都不断创新，从而实现硬件的差异化，这一时期，手机cmos sensor的图像质量大幅提高，增加了PDAF功能；镜头增加了光学防抖功能；马达以及模组等都有各自的创新。

生态系统之争成了这个时期手机相机领域的驱动力：

2011年Nokia放弃和与intel联合开发新的智能手机系统（Meego），转而和高通，微软合作开发Windows Phone，在接下来的几年推出了Lumia 720，1020与1050等几款windows phone。微软为了使windows Phone生态系统尽快成熟收购了Nokia，Nokia也彻底放弃塞班走上了windows phone的不归路。

与Nokia的合作帮助高通继承了之前Nokia手机相机的开发经验，使得使用高通平台安卓手机阵营的相机水平大幅度进步。

三星为了构建硬件生态，把原来的数码相机部门整合到手机部门，这也是拼了，不过后来三星的手机相机确实独树一帜，可以与iphone分庭抗礼。

这一时期苹果手机在相机上异军突起，苹果的初代手机并未在相机上过多着力，初代iphone camera是2M，到了2009年还是3M的camera。同时期的高端手机相机已经到了8M。

到了2011年，iphone 4S camera就达到了8M，图像质量已经进入顶级phone camera阵营，到了iphone 6，iphone camera率先使用了Sony PDAF sensor，在用户体验上把竞争对手甩开了距离。

伴随着Windows Phone生态的失败，手机只剩下安卓与IOS两大生态系统，安卓系手机厂为了差异化占领市场各显其能，比如HTC搞了ultra pixel 和ImageSense ，主推大像素。Oppo在国产厂家里比较早投资差异化。总得来说安卓系主要还是focus在bigger image sensor size, higher resolution，image stabilization，以及多摄。因为受限于高通+安卓的platform，所以各品牌差异不大。

而ios 生态下的iphone camera完全自主开发ISP以及系统SOC，并且与SONY合作进行Sensor 订制，基本上Sony供给苹果的sensor 设计都要领先其他家一代，这也是iphone camera领先的一个重要因素。这套路数在华为手机崛起的时候照搬不误，也得到了非常好的结果。

华为P30在手机领域第一个采用了Sony订制的RYYB CFA的sensor，大大提高夜景的sensitivity，能处理好none Bayer CFA说明华为在降噪与color processing的能力已经是业内领先。

超高帧率，HDR，full PDAF，夜景图像质量，类光变变焦，防抖等feature是各厂家Phone camera竞争的焦点。基本上iphone，三星，华为各有所长，不能说任何一个有全面的领先。而其它使用高通通用方案的手机相机，基本上差异化不明显，市场的反应与之对应，到2019年，华为手机的销量达到了巅峰。为了在竞争中取得有利地位，Oppo，Vivo，小米也都先后开启了自研或订制ISP/Camera Soc之路，争取更好的相机图像质量与差异化。不过手机相机的竞争赛道也在悄然转变，在Apple带领下，手机相机正在从'Computational Photography’进入下一个阶段'heterogeneous vision’，我们将在后面的文章中对这一趋势进行深入介绍。