手機攝像產(chǎn)業(yè)趨勢 多攝/TOF/高倍變焦或成風(fēng)口

　　算法供應(yīng)商需要根據(jù)手機廠商的需求，針對不同搭配組合的雙攝模組進行針對性的雙攝算法設(shè)計和優(yōu)化，實現(xiàn)背景虛化、暗光高清、光學(xué)變焦等功能。最后手機廠商聯(lián)合模組廠、算法供應(yīng)商等進行拍照效果的聯(lián)合調(diào)優(yōu)。雙攝算法門檻極高。主要體現(xiàn)在如下幾點。

　　1.算法研發(fā)壁壘高。雙攝算法涉及計算攝影學(xué)、計算機視覺、光學(xué)、攝影美學(xué)等多個交叉領(lǐng)域的融合，屬于新興的技術(shù)，很多時候是摸著石頭過河，既要緊跟前沿學(xué)術(shù)研究，又要腳踏實地產(chǎn)品化落地。另外對算法的魯棒性要求極高。一方面由于手機出貨量巨大，且內(nèi)部集成了成百上千種元器件，很難保證同一型號所有攝像頭模組硬件參數(shù)一致;另一方面，用戶拍照場景(環(huán)境光照、運動狀態(tài)、角度、距離等)千差萬別，這就要求算法能夠在許多不利環(huán)境下仍能正常工作，這對算法魯棒性提出了極高的要求。

　　2.工程化應(yīng)用要求高。手機產(chǎn)業(yè)對時效性有非常苛刻的要求，如果手機雙攝開發(fā)流程出現(xiàn)問題，算法供應(yīng)商要能夠第一時間幫助客戶定位問題解決問題，這需要非常緊密的上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作和豐富的行業(yè)經(jīng)驗。此外目前大部分雙攝旗艦機都是由算法供應(yīng)商根據(jù)不同的硬件進行高度定制化開發(fā)，需要能夠根據(jù)客戶的需求進行快速的調(diào)整和優(yōu)化，尤其是手機上市前，算法提供商需要具備一只強大的現(xiàn)場支持工程師團隊。

　　3.產(chǎn)業(yè)鏈合作要深入。算法提供商提供的其實是一整套雙攝技術(shù)解決方案，算法本身是基礎(chǔ)，此外還需要對處理器平臺廠商的處理器架構(gòu)非常熟悉，形成戰(zhàn)略合作，從而將算法融入處理器平臺，此外需深入了解手機廠商的需求，打通處理器平臺廠商和手機廠商之間的快速通道，幫助客戶將雙攝技術(shù)快速落地。

　　當(dāng)前，全球能夠提供核心雙攝算法的公司并不多。蘋果、華為都有軟硬件閉環(huán)的生態(tài)，所以有能力通過收購或者自研的方式組件自己的算法團隊。除了蘋果華為之外，第三方開放算法供應(yīng)商ArcSoft在安卓市場占據(jù)絕對的領(lǐng)導(dǎo)地位，具備所有雙攝組合的解決方案，主流手機八成以上的安卓旗艦手機都采用的ArcSoft的雙攝方案。以色列的算法供應(yīng)商Core photonics在競爭激烈雙攝領(lǐng)域已逐漸被擠出市場。臺灣的華晶科技(Altek)既做模組也做圖像處理ASIC，其雙攝算法效果比較一般，主要搭配硬件面向低端手機市場出售。

　　2016-2018雙攝全面爆發(fā)，產(chǎn)業(yè)鏈基本定格

　　雙攝已進入標(biāo)配期，產(chǎn)業(yè)鏈也基本定格。根據(jù)IHS Markit 提供的數(shù)據(jù)，2017年全球手機出貨量市場份額如下。中國手機廠商華為、OPPO、vivo、小米的總市場份額約等于三星和蘋果的市場份額之和。而雙攝在中高端設(shè)備滲透率已超過50%。

　　2017年全球top7手機廠商對應(yīng)的雙攝算法公司、處理器平臺廠商、相機模組廠商如下所示：

　　目前，雙攝算法主要分為以下幾大陣營。

　　1、 蘋果依靠收購的Linx公司和自身多年的圖像處理技術(shù)的積累，在iOS系統(tǒng)上形成了閉環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。其推出的雙攝手機均為后置Wide + Tele組合。

　　2、 安卓旗艦雙攝手機市場，華為憑借內(nèi)部算法團隊和海思麒麟處理器形成了類似蘋果的生態(tài)閉環(huán)。其推出的雙攝手機幾乎都是RGB + Mono組合。

　　3、 除了華為外的其他安卓手機陣營。

　　ArcSoft虹軟是雙攝算法供應(yīng)商的引領(lǐng)者，主要面向中高端手機，估計其全球主流雙攝手機出貨量已超過80%。虹軟提供Wide + Tele、RGB + Mono、RGB+RGB全部的雙攝組合解決方案，并且和平臺廠商有非常深入的合作，產(chǎn)品落地能力極強，行業(yè)口碑很好。

　　低端雙攝手機方面，手機廠商為了節(jié)省成本，一般不會單獨定制雙攝算法，主要是使用平臺廠或模組廠提供硬件時搭配的雙攝算法，效果非常普通，但是價格便宜。

　　手機攝像頭模組的核心零部件主要包括：圖像傳感器(CIS)、鏡頭(Lens)、音圈馬達(dá)(VCM)、紅外濾光片(IRCF)等。主要供應(yīng)商都集中在亞洲的日本、韓國、中國大陸、中國臺灣地區(qū)。根據(jù)TrendForce發(fā)布的手機產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鰯?shù)據(jù)， 2017年CMOS傳感器的市場份額

　　最大，之后依次是模組、光學(xué)鏡頭、音圈馬達(dá)和濾光片。 雙攝應(yīng)用后，模組封裝技術(shù)難度增大，鏡頭要求更高，因此其相應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈的附加值提升速度已加快。

　　圖像傳感器屬于集成電路芯片范疇，這一領(lǐng)域Sony、Samsung是最重要的兩家公司，其產(chǎn)品主要面向中高端手機，兩者市場份額都占三成左右，總共占據(jù)全球一半以上的市場。排名第三的OmniVision已于2016年初被中資集團收購，然后是韓國的SK hynix和中國廠商格科微(GalaxyCore)，后者主要面向中低端產(chǎn)品。

　　雙攝模組廠供應(yīng)商非常多，位于第一梯隊的主要有：舜宇(Sunny)、歐菲光(O-Film)、三星電機(SEMCO)、LG Innotek(蘋果手機供應(yīng)商)、丘鈦(Q-Tech)、信利(Truly)、光寶(Liteon)。下圖是2017年手機攝像頭模組廠市場占有率(數(shù)據(jù)來源：TSR)

　　雙攝鏡頭供應(yīng)商方面，臺灣的大立光電(Largan)是絕對的龍頭企業(yè)，2017年出貨量占全球市場超過3成份額。此外，出貨量較大的還有中國大陸的舜宇(sunny)、韓國Sekonix等公司。

　　雙攝音圈馬達(dá)供應(yīng)商主要有：日本的Alps、TDK株式會社、三美電機株式會社(Mitsumi)、韓國的Jahwa幾個廠商。

　　當(dāng)前雙攝處理器平臺廠商主要有：高通、三星、蘋果、華為海思、聯(lián)發(fā)科。

　　2018-2020手機攝像未來趨勢：向多攝與深攝蔓延

　　2017年是雙攝手機爆發(fā)的元年，如今各大手機廠商旗艦機不管是前置還是后置基本都是雙攝配置，并且隨著雙攝成本的下降，雙攝手機必然將下沉到千元機。接下來，手機攝像頭如何發(fā)展，是擺在業(yè)內(nèi)人士的一個問題。對于行業(yè)來說未來有挑戰(zhàn)更有機遇：

　　1、多攝像頭手機方案

　　雙攝的成功，自然會讓人想到使用更多的攝像頭的方案，第一個嘗試該方案的是華為P20 pro，該機后置采用RGB+Mono+Tele的三攝像頭配置。從鏡頭的功能上來看，既可以利用RGB+Mono的組合實現(xiàn)超級夜景拍攝，也可以利用RGB+Tele實現(xiàn)光學(xué)變焦的能力。通過三個鏡頭的視覺差也可以獲取拍攝對象的景深，實現(xiàn)大光圈的效果。通過實際測試，華為P20 Pro三個攝像頭并不能同時工作，只是根據(jù)不同的應(yīng)用場景進行兩兩攝像頭的組合，這種組合本質(zhì)上是實現(xiàn)可變更組合的雙攝。

　　將來可能出現(xiàn)三個及以上更多攝像頭(多攝)的方案，將不同的多攝像頭搭配可以組合出很多的玩法，將不同組合雙攝的優(yōu)點集中在同一款手機上，所以實用性很強。據(jù)悉，下一代蘋果手機也很可能采用多攝像頭的方案。

　　2、高倍光學(xué)變焦

　　光學(xué)變焦在拍照中是非常剛需實用的功能，但目前基于W+T的雙攝手機一般實現(xiàn)的是2倍的光學(xué)變焦，和單反甚至帶伸縮變焦鏡頭的卡片機(至少5倍以上的光學(xué)變焦)相比，仍然有較大差距。因此，手機產(chǎn)業(yè)鏈對光學(xué)變焦非常重視，在未來的一兩年內(nèi)手機上很可能會有以下兩種高倍光學(xué)變焦方案

　　1)多個(至少3個)定焦鏡頭組合實現(xiàn)高倍光學(xué)變焦。本質(zhì)上和之前雙攝的光學(xué)變焦原理類似，但是鏡頭的增加會提高硬件成本，對模組精度要求也較高，再考慮到光學(xué)防抖，對算法供應(yīng)商來說也是一個很大的挑戰(zhàn)。

　　2) 潛望式光學(xué)變焦。其原理是在手機機身內(nèi)部放置一個和手機屏幕垂直的內(nèi)驅(qū)光學(xué)變焦模組，然后利用折射鏡接收外界光線，這相當(dāng)于讓復(fù)雜的光學(xué)變焦系統(tǒng)與機身實現(xiàn)了平行設(shè)計，不影響手機本身的厚度，而且和單反或伸縮式卡片機相比，可以更好的防塵防水。

　　3)不過，潛望式光學(xué)變焦也有很多缺點：一是復(fù)雜的 光學(xué)變焦系統(tǒng)對模組制造及手機裝配有非常苛刻的要求，二是后期算法的調(diào)教也比較困難。對模組廠和算法 供應(yīng)商來說都是很大的挑戰(zhàn)。

　　3、搭配深度相機

　　1)結(jié)構(gòu)光方案深度相機

　　去年蘋果發(fā)布了具備前置結(jié)構(gòu)光深度相機的重量級產(chǎn)品：iPhone X，其殺手級的應(yīng)用就是攜帶了 三維人臉識別技術(shù)的Face ID。其中結(jié)構(gòu)光方案采用偽隨機散斑，該核心技術(shù)由蘋果公司收購的PrimeSense公司提供。今年，小米、OPPO也推出了前置結(jié)構(gòu)光深度相機的手機。

　　那么將來會不會前置結(jié)構(gòu)光成為流行趨勢呢?這里要打一個大大的問號。主要有以下幾個考慮：

　　(1)蘋果的結(jié)構(gòu)光軟硬件方案技術(shù)壁壘非常高，處于壟斷地位。就全球手機產(chǎn)業(yè)鏈來說，目前能夠提供足夠精度的結(jié)構(gòu)光方案只有蘋果自己的供應(yīng)鏈。除蘋果外的第三方供應(yīng)鏈目前精度還相差甚遠(yuǎn)，成本也居高不下。

　　(2)目前安卓手機前置結(jié)構(gòu)光方案和蘋果的技術(shù)方案 可能存在專利糾紛，一旦蘋果打?qū)＠麘?zhàn)，安卓陣營勝算不大。

　　(3)結(jié)構(gòu)光方案深度相機應(yīng)用場景比較單一，主要集中在Face ID、動畫表情、人臉光效及人臉相關(guān)應(yīng)用，未來可擴展應(yīng)用空間有限。

　　(4)結(jié)構(gòu)光方案深度相機需要發(fā)射器和接收器之間保持一定的距離(基線)，模組占用空間較大，這對于空間非常有限的手機來說是很大的劣勢。

　　總之，結(jié)構(gòu)光方案短時間內(nèi)仍然掌握在蘋果手中，安卓陣營話語權(quán)不大。發(fā)展空間有限。

　　2)飛行時間方案深度相機

　　飛行時間(Time Of Fly，簡稱TOF)方案的深度相機在將來會有非常大的發(fā)展。和結(jié)構(gòu)光方案相比，飛行時間方案有如下幾點優(yōu)勢：

　　(1)TOF方案相對簡單，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的比較成熟，如LG Innotek、Sunny optics、O-Film等一線模組廠都能夠提供高質(zhì)量模組。

　　(2)TOF方案不需要發(fā)射器和接收器之間保持一定的基線，甚至基線為零都可以，因此其模組體積可以做的非常小。非常適合對空間要求苛刻的手機。

　　(3)TOF方案可以通過發(fā)射功率控制使用范圍，既適用于使用距離較近的前置三維人臉應(yīng)用，也可以在使用距離較遠(yuǎn)的三維場景掃描、增強現(xiàn)實等領(lǐng)域使用，應(yīng)用場景很豐富。

　　4、多功能攝像頭技術(shù)和其他圖像技術(shù)的融合

　　隨著多攝像頭與深度相機的使用，手機可獲取到豐富的圖像信息，通過將這些信息融合可以進一步提升暗光拍攝、逆光拍照、美顏、人像打光、HDR(高動態(tài)范圍)等功能;另外，AI技術(shù)也將與其他技術(shù)一起整合，產(chǎn)生更好玩的拍攝功能，除了進一步提升AI解鎖、AI場景識別、Animoji等功能，更多的人臉AR交互與體感交互將有可能是未來的主要方向。