iphone12影像系统提升巨大：不止拍照更好，还暗藏苹果产业布局-k8凯发棋牌

10月14日，跳票了一个月的iphone12系列终于发布，本次共推出了四款机型，分别是12mini、12、12pro和12pro max。

这四款机型的外观设计相同，采用了乔布斯时代的直角设计，被外界称为“回归”。不过，这四款产品的价位差异却十分明显，在一些细节和配置方面精准下刀，拳拳到肉。苹果此次率先做出了不配充电器的“榜样”，遭到外界一众吐槽，但随着iphone12和12pro的开售和解禁，消费者到手之后又大呼“真香”。

让消费者“真香”的理由就是此次苹果强推的影像系统。在发布会上，苹果花了很多时间着重介绍这个部分，显示出了其对12系列影像系统的信心。从目前消费者的反应和各媒体的评测来看，苹果的信心不无道理。

苹果此次在影像系统的提升较大，主要体现在其防抖技术以及激光雷达扫描技术。

手机摄像头：以小观大

第一款带有摄像头的手机由夏普在2000年9月推出，像素只有11万，10月下正式发售，算下来，距离现在刚好20年整。不过，20年间手机摄像头的发展速度超乎想象，现在已经达到了1亿像素。

一般来说，手机摄像头主要由印制线路板(pcb)、数字信号处理芯片(dsp)、传感器(sensor)、固定器、镜头等组成。其中镜头、dsp和传感器是最重要的三个部分。

那么手机摄像头是如何成像的呢?

人眼能看见物体，是因为物体能反射灯光。不同部分反射灯光的能力不一样，因此就能呈现不同的形状;又因为其反射的波长不同，因此能呈现不同的颜色。

我们打开摄像头时，物体所反射的光线就会通过镜头进入其中。

镜头是光线到达的第一站，通常由透明的圆形材料，例如玻璃或塑料组成。为了提高相机对物体形状和颜色的感知，镜头材料的透光度必须得到很好的保证。

此外，为了提高成像画质，通常会用到好几片镜头，而且往往这些镜头都不是平面的。

光路图（图源：刘钧、高明 《光学设计》）

上图中的镜头共有5个镜片，每个镜片的大小和形状都不相同。一般手机摄像头中的镜头的镜片都是光学树脂，其批量生产成本低、重量轻、抗冲击性强。最重要的是，其面型自由度高，可加工成非球面(如上图所示)。

光线透过镜头后，光子(光线中携带能量的粒子)就会达到图像传感器并产生可移动电荷，这就是内光电效应。可移动电荷汇集就会形成电信号，由于dsp处理器无法识别电荷信号，因此需要把电信号转化为数字信号。图像传感器的作用和胶片类似。

电信号转化为数字信号的过程就需要电荷转移器件(ccd)和互补金属氧化物半导体(cmos)的参与。市面上常见的数码产品感光元件就是这两种。二者相比，前者的成像质量好、耗能大且生产难度大，后者质量成像差、耗能小且生产难度小。

信号转换完成后，就会通过电路进入到dsp。dsp是摄像头的“大脑”，相当于电脑中的cpu，会对传输过来的信号进行计算排列，然后输出目标图像的画面。

成像完整示意图(图源：https://ss1.baidu.com/6on1bjeh1bf3odcf/it/u=3899921033,732006684&fm=27&gp=0.jpg)

软 硬=稳

即便有了优秀的硬件配置，也不一定能拍出好的作品。近几年兴起的vlog风潮对手机的成像，特别是视频拍摄提出了更高的要求。

为了解决拍摄过程中不可避免的抖动问题(抖动影响进入镜头的光线数量和线路，光子的位置发生漂移，会破坏最终效果)，有的厂家，例如大疆、智云、飞宇等推出了手持稳定设备。但是，这些设备在外出携带时却很不方便。

dji om 4手机云台（图源：dji大疆创新）

可不可以在手机内部实现这一效果呢？一些手机厂家也推出了防抖功能，采用画面裁切的方式，只保留中部较稳定的画面。这种方式虽然能解决一些问题，但是却牺牲了画面展示效果。

为了解决这种问题，厂家一般会采用光学防抖技术(ois)。ois又被称为镜头防抖，通过在镜片组中增加一个使用磁力悬浮的镜片，当机身发生震动时，相机系统能检测到轻微的抖动，并将抖动数据发送给安装在镜头上的马达。马达会控制镜片对抖动进行位移补偿，即向相反方向作样距离、大小的位移，从而减少抖动造成的画面模糊问题。

当然，这一功能的实现还需要陀螺仪的配合。陀螺仪又称角运动检测装置，在航天、军事以及电子产品中的运用十分广泛。

根据苹果k8凯发棋牌官网的数据，此次iphone12系列共采取了两种防抖技术。12、12mini和12pro三款机型采用光学防抖;12pro max采用传感器位移(sensor-shift)防抖技术。

在历代的升级中，镜头的数量和重量都在增加，因此就需要更大的马达驱动。这对于集成度很高、“寸土寸金”的手机来说是很奢侈的。

苹果改变思维，既然厚重的镜头不好移动，那就移动图像传感器，也就是传感器位移防抖。必须说明，这不是苹果独创独用的技术，在单反和微单相机上早已应用。

传感器防抖结构 （图源：apple）

由于目前iphone12 pro max还未出现在k8凯发棋牌官网，所以具体的技术细节还未可知。理论上讲，这一技术相比光学防抖来说并没有太大的优势，后者存在的问题在前者上也存在。

但是，根据评测机构的测试来看，即便是在采用光学防抖的iphone12 pro上，视频防抖的效果也相当不错，因此不排除苹果在软件方面也下了功夫。

影像升级背后的产业布局

与防抖带来的个人体验相比，iphone12 pro max上的激光雷达扫描仪(lidar scanner)或许会对ar产业产生推动作用。

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，使用紫外光、可见光或红外光对物体成像，可以扫描多种材料，包括非金属物体、岩石、雨水、化合物、气溶胶、云甚至单分子。

激光雷达的工作原理与蝙蝠声呐定位相似。发射器首先向目标发射探测信号(激光束)，光束达到目标后随即被反射回去，反射信号再被接收器接受。由于目标物体的表面形状差异，因此返回的信号在时间上存在差异。

这些信号最终都会被发送给处理器，后者对时间差异进行分析，获得目标的距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数信息。

这一技术的应用很广，在航天、军事等方面都具有重要作用。在前瞻网此前发布的一篇关于自动驾驶的文章中，就提到了激光雷达在自动驾驶技术中的重要作用。

当然，苹果在消费电子产品上使用的技术程度自然无法与专业领域相比，但将这一技术应用到消费领域的意义还是很重大的。

上面提到的激光雷达测量方法被称作飞行时间测量法(time-of-flight, tof)，tof主要分为间接飞行时间测量法(indirect tof)和直接飞行时间测量法(direct tof)。苹果采用的是后者。

两者相比，dtof比itof的测量精度更高，而且不会随着距离下降。dtof是实现这种精度的核心就在于单光子雪崩二极管(spad)。

单光子是苹果的激光雷达扫描仪在工作时发出的用于检测的信号。单光子信号的强度不高，粒子性显著，因此检测难度较大，而spad则具有放大信号的功能。

其次，在扫描方式上，苹果选择的是flash方案。扫描仪工作时会快速发射一大片光线，能在同一时间内获得多个的距离数据。这些数据返回后可以处理成一幅3d景深信息地图。

这一方案的扫描范围较小，最大只能测量5米范围的物体距离，不过这一距离对消费电子产品来说应该是够用的。

此次iphone12 pro max并非第一个搭载这一技术的苹果设备，在今年发布的ipad pro 2020中，这一技术已经率先登场。

苹果的意图也很明显，那就是发展ar应用。早在2017年，苹果就推出了arkit的开发套件，让开发者们利用设备后置摄像头来做ar应用。不过，由于当时没有应用激光雷达技术，只能使用3d结构光，这在精度上有一定缺陷。

考虑到平板市场的规模、平板应用的开发以及自家低价平板产品的竞争，早先发布的ipad pro 2020并没有掀起ar应用的波澜。不过，随着激光雷达技术在iphone上的应用，凭借苹果的强大影响力，ar产业或许会迎来增长。

当然，激光雷达技术对于提升iphone的拍照体验也很大作用。凭借扫描仪的快速扫描能力，可以提高拍摄中对焦的精度实现更加精准的对焦和提高对焦速度，甚至手机在黑暗的地方也可以快速精准的完成对焦。