智能手机正沿着话音交流-信息获取-娱乐社交的趋势快速前进,图像技术正沿着模拟人眼-学习人眼-超越人眼的方向进化。

目前,手机品牌厂商的卖点从价格硬件升级为性能和差异化,拍照和摄像作为用户消费升级的一个重要因素,成为手机厂商竞争的焦点。随着单摄像头技术和应用进入瓶颈期,难以出现大的创新体验,厂家纷纷推出采用双摄像头的手机,双摄像头已经越来越多的被市场接受。

2014年,智能手机市场仅有HTC M8、酷派铂顿和荣耀华为6 plus少数产品使用双摄像头;2016年,智能手机市场正式迎来双摄像头时代,LG、华为、乐视、小米、海信、中兴、360等厂家分别推出自己搭载双摄像头的手机型号,在主流旗舰手机中迅速普及。苹果和三星也将在即将推出的旗舰手机中搭载双摄,2017年,可以预见双摄像头将成为100到200美金价位手机标配。到2018年,智能手机、平板电脑将是双摄的最主要的应用领域,整个产业链规模将达到974亿元市场前景广阔。

手机双摄像头市场规模和前景大好

在硬件层面,双摄像头是指一个摄像头模组带两颗摄像头芯片,即手机后置摄像头数目为两颗。按照两颗摄像头不同的功能也可分为主副摄像头结构和平行双摄像头结构。主副双摄像头中主摄像头负责拍照,副摄像头只收集景深信息;平行双摄像头中两颗摄像头同时参与成像。因为成像质量是两颗摄像头的叠加,这样可降低单个摄像头模组的高度,使得透镜数目对手机厚度的压力降低。

在应用层面,双摄像头相较于单摄像头而言优势明显。双摄像头具有准确定位并测距、光学变焦、暗光效果增强、3D拍摄及3D建模等功能,并且可以有效解决单摄的高度问题,以及单摄在追求高像素过程中所遇到的瓶颈,并能实现快速对焦,拍摄出的画面清晰度也要高于单摄。

在算法层面,双摄还可用于VR/AR上,配合算法能实现3D建模、打造虚拟空间,实现手势识别功能,较好契合VR/AR中较为重要的人机交互如语音、手势、眨眼等方式,应用优势非常显著。

双摄像头模块所带摄像头颗数是普通模块2倍,加上未来几年双摄像头产业会迎来快速增长,甚至延伸至汽车电子、安防监控、AR/VR、智能机器人、无人机等新兴应用市场,包括感光元件、镜头、CIS、音圈马达、红外滤光片、ISP芯片、摄像头模组在内的产业链厂商都将大幅受益。

实际上,过去由于双摄像头存在算法资源稀缺、制造难度较大、单手机投入成本高、产业规模化投资大等诸多技术难度发展缓慢。2016年以来,高通、MTK积极地开发算法,索尼、三星、LG感光元件和双摄像头模组产能扩充,iPhone新一代手机有望搭载双摄像头,华为P9搭载麒麟955集成自研ISP芯片的部分拍照水准达到单反级别,三星S8将使用四个摄像头分辨率高达4K,整个市场情绪发生大变化,双摄像头产业正在加速催熟。

手机双摄产业爆发在即,特别是在手机ISP芯片和先进算法方面,国内厂商都有哪些技术准备和方案供给?手机芯片厂商纷纷自研ISP和算法,第三方独立ISP芯片厂商的机会在哪?机器视觉算法和图像处理芯片在汽车电子、安防监控、AR/VR市场有哪些热门应用? 20160829-RGBIR-5 在深圳会展中心举办的2016深圳国际电子展上,上海兴芯微电子科技有限公司总经理周宇接受《国际电子商情》记者采访,分享了他对上述问题的看法和观点。

手机拍照和3D重建是双摄的重要应用

目前,国内做手机双摄方案的厂商很少布局较晚,主要流行的还是单片单通路方案。周宇表示,兴芯微从去年八月份开始坚定看好手机双摄市场,全力开发设计新的双摄ISP芯片,双13M完整方案将于今年12月左右出货。明年年初,国内市场上将有很多双摄方案出现,除几款旗舰手机搭载外,可能会成为一千块左右机型的标配。

手机拍照已经发展成为用户刚需,逐渐取代淘汰原有的数码卡片机。周宇表示,就光学变焦这一刚需功能而言,单一摄像头已经不能满足需求,增加进光量会让手机变厚,增大镜头会让人以为是带有通话功能的卡片机,手机主打轻薄时尚,两种方案都不理想。光学变焦这方面,高通、舜宇光学都倾向于多镜头研发,目前双摄像头方案已经可以解决两倍光学变焦问题,明年可能达到三倍,五倍光学变焦未来也会被攻克。

为了让手机拍照效果更好,除了光学变焦外,双摄另外一个优势是暗态加强。一个彩色一个黑白摄像头,黑白的进光量是彩色的三倍。在夜间这种光线条件不充足的情况下,双摄像头相机采用让一个摄像头长曝光、另一个摄像头短曝光的思路合成最终相片,有效提升了画面的亮度、细节,降低了噪点。另外,通过主摄像头加景深探测摄像头的设计,景深探测摄像头用来测算景深范围和空间信息,实现0.3秒快速准确对焦,使相片达到焦点清晰、背景虚化的浅景深效果;或者通过软件算法实现薄化、虚化效果,让先拍照后对焦成为可能,让你想要的人物或者图像更加清晰而淡化背景。

就拍照效果应用而言,国内厂商华为走在前面,荣耀V8可以实现3D建模初步应用,这一功能被视为未来主流发展方向。AR游戏Pokémon Go大热,明年安卓阵营将上VR,在空间建模方面,联想计划在10月份发布一款手机,双摄可以更好的完成AR/VR测算周围世界的3D模型。3D建模将涉及到两幅照片的合成、空间精确深度,对双摄像头硬件要求很高,未来将会要用到TOF解决。

联发科、高通自研发ISP,独立ISP的机会

20160829-RGBIR-2 兴芯微提供的完整双摄方案——XC9130

近年来,联发科、高通、华为都在自家的AP中集成有ISP芯片,国产厂商展讯的研发也在跟进,随着双摄像市场打开,独立ISP厂商迎来转机。周宇认为,很难打入华为海思麒麟芯片供应链,不过联发科、高通的市场有机会。兴芯微研发的ISP单路图像效果已经可以媲美iPhone5,卡位100-200美金价格的手机市场拥有很大的机会。

因为提升手机拍照效果是系统工程,涉及摄像头、镜头、算法、APP、屏幕色调的调试,周期为3-5个月左右。对于二线厂商或者千元机市场而言,不能拿到手机芯片原厂很好的支持力度和供货,兴芯微可以独立提供完整的双摄方案,包括芯片、算法、调试一站式服务,缩短二线客户产品开发周期,帮助厂商的双摄像头手机快速上市。据悉,兴芯微提供的标定矫正、景深图手机双摄像头完整方案ISP芯片DEMO已经流片,预计今年底或明年初将大量供货。

传感器+摄像头:RGBIR红外、视觉处理

20160829-RGBIR-1 兴芯微双通道2乘2 RGBIR传感器,全像素输出红外图像、可见光图像,集成全新算法提升可见光图像的色彩真实度和色彩饱和度,实现拍照+虹膜识别

三星Note7具备的虹膜识别功能,其实是使用了RGBIR红外技术。周宇表示,虹膜识别并不能取代指纹识别的解锁功能,不过在安全手机应用上有很大的空间,比如隐私加密、大额度移动支付等小众市场。此前,华为手机曾尝试研发过RGBIR,由于没有解决红外拍摄的问题,前置摄像头可见光图像拍照会偏红,严重影响自拍体验。据说,iPhone 8也将搭载RGBIR红外虹膜识别技术,未来三星、苹果会主导这一块的应用。

值得一提的是,RGBIR红外技术在AR/VR、全景相机、无人机、汽车电子方面有很大的市场,主要是双目交互、操控,以及全天候近红外远红外的图像处理方面,实现夜间、暗景、雾雨天气等复杂环境条件下的拍摄。

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未来将主打手机双摄方案外,兴芯微正在积极布局人工智能、ADAS高级辅助驾驶领域,在高端行车记录、航拍、运动相机、倒车影像、夜视仪等市场已推出多款产品。

周宇最后表示,成立于2011年的兴芯微与国内知名的视觉算法厂商创业公司格林深瞳、商汤科技有良好的合作,随着ADAS自动驾驶、人工智能、AR/VR逐步落地,兴芯微将提供机器视觉的整体解决方案,与整个产业链共享未来。 20160719-ESMC-1