玩加电竞iPhone的前置影像性能发展历程——苹果相机演化史之前摄篇

  新闻资讯     |      2023-07-13 19:34

  史上第一款配备了前置摄像头的苹果手机,就是凝聚了乔布斯心血的经典之作——2010年发布的iPhone4。第二年 iPhone4S 的前摄,沿用了同一款传感器。

  这个前置摄像头是专门为进行 VGA 画质视频通话所设计的,所搭载的传感器为豪威供货,而且技术上仍为前照式(当时后置主摄已经用上背照式技术了)。

  两款手机的前摄传感器型号未知,不过具体参数可以确定:总像素量为 30 万,底的面积仅为 1/7 英寸,像素尺寸则为 3 微米。

  到了2012年的 iPhone5 这代,前摄传感器终于升级为了背照式技术。

  2013年发布的 iPhone5S,继续沿用这款豪威传感器(型号未知)。

  2014年 iPhone6 系列发布,这次豪威在苹果的前摄端都混不下去了(后摄端豪威早在2011年便被踢掉了),前摄传感器正式改为索尼供货。

  这款索尼传感器(型号未知)比较特别,其色彩滤色镜并非传统的拜耳排列,而是如今人们所熟知的“Quad Bayer”排列——也就是支持“4合1”的阵列,同时升级为堆栈式技术。

  不过,为了实现单帧 HDR,其只能强制四合一输出为 120 万像素(实际像素量为500万像素),所以其输出的像素尺寸为 2.2 微米(可见底变大了25%)。

  这是因为在单次曝光下,通过使四个像素进行不同程度的曝光,然后再四合一输出,便可实现单帧 HDR 视频录制。

  到了2015年的 iPhone6S 系列,虽然使用的是同一款前摄传感器,但又改变了策略——不再四合一输出而是强制全像素输出(500万像素)。

  也就是说,这次虽然可以全像素输出了,但却没有 120 万像素输出的选项——“Quad Bayer”阵列这次根本没派上用场!

  至于传感器素质,实际上就是将 iPhone6S 系列前摄传感器的像素量增加至 700 万,就完事了。

  2017年发布的,还有一款极其特别的 iPhoneX。其前摄区域演变成了一条“刘海”,里面除了常规感应元器件之外,还有另一番天地,总共包含了八个元器件。

  首先是固定在金属中框的那部分,其中除了前置摄像头(传感器依然是索尼IMX414)和麦克风之外,还新增了红外摄像头和点阵投影仪。

  另外还有一部分是固定在屏幕上的,那部分除了听筒、距离感应器、环境光传感器之外,还新增了泛光感应元件。刚好每个部分四个元器件,苹果的设计确实有意思。

  那么这一套官方称之为“原深感摄像头系统”的模组,是怎么完成“3D结构光人脸识别”的呢?首先,点阵投影仪通过将30000个不可见光点投影在用户脸部,绘制出独一无二的面谱。

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  然后,红外摄像头会读取点阵图案——捕捉其红外图像,并发送数据至 A11 仿生芯片的安全隔区,配合神经网络引擎计算图案是否匹配,从而在低功耗状态下完成识别任务。

  至于新增的泛光感应元件,则可以借助不可见的红外光线在暗黑环境中辅助识别。后面2018年发布的 iPhoneXR 和 XS 系列,继续沿用这一整套系统(靠此前摄可完成景深)。

  2019年的 iPhone11 系列,依然沿用了之前的“3D结构光”方案,不过其前摄传感器升级为了索尼IMX343。

  这次的总像素量升级为 1200 万,但像素尺寸依然是 1 微米没变,也就是说底的面积大幅增至 1/3.6 英寸。

  2020年的 iPhone12 系列,前摄升级为 5P 镜头,同时传感器换上了新款——索尼IMX514,其参数与 IMX343 一致。

  不过,由于工艺进步了所以其视频性能提升明显,开始支持最高 30fps 的杜比视界HDR视频拍摄和深度融合技术。

  2021年发布的 iPhone13 系列,由于“刘海”变窄,所以整体的结构有了大变化。

  首先就是以往固定在屏幕上的“泛光感应元件”,这代消失了;同时点阵投影仪的位置以及外观皆有变化,此外前置摄像头和红外摄像头的位置也做了对调。

  很明显,苹果为了将“刘海”精简,直接将泛光感应元件集成在了点阵投影仪内,同时位置内迁“补位”,并牵动红外摄像头的位置也跟着一起变化了。

  这代前摄的传感器虽然没变化,但苹果给它塞了“电影效果模式”,以及两个 Pro 版专享的“Apple ProRAW”和“ProRes”,并开始支持 4K/60fps 的杜比视界HDR视频拍摄。

  2022年发布的最新一代,全系前摄皆有大升级——不仅升级为 6P 镜头(光圈值也升级为f/1.9) 还换上了全新的 IMX714 传感器。

  这个全新传感器的主要参数依然和前代保持一致,但新增了掩蔽式PDAF像素,也就是说开始支持相位对焦了。同时这代后摄新增的“光像引擎”技术,前摄也支持。

  至于两个 Pro 版的“灵动岛”,实际上就是结构小改了一下而已——直接将前置摄像头移到红外摄像头旁边紧挨在一起就完事了。

  苹果通过深度绑定索尼,定制出了一整套前后摄传感器组合(前后摄皆为1200万像素输出),从而保证了最极致的视频性能一致性。

  虽然iPhone的前摄传感器,其底的面积并不大,但在主流旗舰阵营中其镜头光圈值却是最大的(底小的衍生优势),镜头结构(6P)也是最好的,对焦性能亦属顶级。

  结合红外摄像头辅助所获得的景深效果,以及索尼工艺支持所获得的顶级视频性能,在可玩性以及录像体验方面的优势几乎无可替代。

  至于“刘海”和“灵动岛”这两个形态,暂时来看是无解的了,不喜欢也得忍着,特别是“灵动岛”已经在最大程度上做了缩减——都紧挨着没空下手。