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關于雙攝像頭的介紹和性能分析以及應用

lC49_半導體 ? 來源:djl ? 2019-09-06 08:37 ? 次閱讀
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根據IDC和Credit Suisse的報告來看,截止到2016年第四季度,全球雙攝手機占有率11%。而在國內雙攝手機占有率則高達17%。

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而從IDC和Credit Suisse的報告里另外一份數據也可以看出,到2016年Q4,Apple出貨量里雙攝占比30%(換句話說,iPhone 7 Plus的出貨占比為30%),而非Apple手機里,雙攝占比則僅為5%。當然,非Apple手機的雙攝的出貨量還是大于Apple的雙攝手機出貨量的。

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而根據日本TSR的數據來看,雙攝智能手機2017年占比為16%,而到了2018年,雙攝占比則高達26%。

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可以看出去年下半年受iPhone 7 Plus的影響,雙攝開始爆發。而今年第二季度開始,華為、Oppo、Vivo、小米、中興、華碩紛紛上馬雙攝像頭,使得雙攝的市場占有率越來越高。

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目前雙攝有哪幾種實現形態呢?

1. 共支架

兩個獨立的單攝像頭模組,用一個支架固定在一起。

2. 共基板

即兩個單攝使用同一個基板。相對共支架來說,平整度會更好,也更加抗摔,但是缺點是,對組裝精度要求很高,良率相對低一些,所以成本更高。

3. COM

一般的模組工藝是先將放置Sensor,再將VCM,holder,lens組裝。格科微獨創的COM工藝,是先將VCM,holder,lens組裝到一起,再將Sensor封裝在模組里面的技術。而將這種工藝放到雙攝里,對于兩個模組之間對準光軸中心等問題有很大的幫助。目前格科微單攝COM已經量產?,F在在調試雙攝工藝,預計年底量產

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一般來講,共支架主要用在高像素+低像素(如13M+2M)或者長焦+廣角(如Apple iPhone7 plus)這種模組高度差很多的雙攝模組上。缺點是支架需要按項目開模,前期開模費用較高。

共基板主要用于模組高度不大的雙攝模組。省去開模費,但對貼片精度有要求。

需要說明一下,同樣是廣角+長焦的雙攝,Apple采用了共支架的方案,而小米6采用的是共基板的方式。主要是通過將廣角和長焦的基板高度做出差距,來彌補廣角和長焦模組的高度差。

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再來看看雙攝供應鏈

模組廠方:

大陸供應商

舜宇(Sunny):國內最早最強的雙攝模組廠,也是華為最早選擇雙攝供應商之一(另外一家為光寶)。目前每個月雙攝出貨量大概在4M左右。

歐菲光(O-Film):國內第一波做雙攝的一線模組廠。目前一個月雙攝出貨大概在5M左右。

丘鈦微 (Q-Tech):國內雙攝的一線模組廠。與歐菲光一樣,通過價格站搶占市場。

***供應商

光寶(Lite-on):較早進入雙攝領域的***模組廠。大陸很多二線模組廠都是從光寶挖人來進入雙攝模組領域。

Altek:有自己的模組廠,但規模不大,所以目前跟客戶的合作模式基本是客戶從其他模組廠采購單攝模組,然后由Altek設計支架,并組裝成雙攝模組。

國外供應商

LG:Apple iPhone 7 Plue的唯一供應商。主要為Apple 和LG自己的品牌提供雙攝模組。

SECOM:Samsung旗下的模組廠。在雙攝時代開始發力。

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從上圖可以看出,目前主要的雙攝項目都被LG,SEMCO,Sunny,Lite-on,O-Flim和Q-Tech所瓜分。***Lite-on后續乏力,除了華為外,其他客戶鮮有作為。高端項目基本被LG,Sunny和SEMCO所瓜分。低端項目則有O-Flim和Q-Tech通過價格戰掠奪。

算法供應商:

Arcsoft:目前市占最高的雙攝算法公司。VIVO,小米6雙攝算法的供應商。下半年很多機型會采用虹軟的算法。不過缺點是畢竟不是平臺自帶的算法,對CPU的消耗比較大。若想優化,還需要平臺支持。目前主打景深功能。

Corephonics:與Apple收購的Linx同屬于以色列公司,所以主打功能也是一樣,主要做Zoom光學變焦功能。

西緯:與丘鈦微一樣,都是西可的關聯公司。在低端項目上,和丘鈦一起有被客戶端采用。

商湯:具有聯想背景的算法公司。據傳聞OPPO R11采用了商湯的部分算法。

通甲優博:成都的一家算法公司,之前主要精力在無人機智能視覺上,今年準備在手機行業發力。

Altek:Altek是為數不多可以提供ISP,算法,雙攝模組全套產業鏈的公司。曾經在數碼相機的ISP上市占很高。雙攝剛開始時,與華為配合,獲得了不少市占。優勢在于有不少專利,但由于缺乏新的賣點,后續市場乏力。

ISP公司:

X-Chip:內置雙ISP,配合第三方算法主攻景深功能。目前已經在客戶端推廣,并Design in。

Galaxycore:內置兩路簡易版ISP,主打廣角+長焦的雙攝功能。屬于低成本光變解決方案。

Rockchip:主要是顆Pre ISP,結合第三方算法實現暗光增強,HDR,電子防抖等功能。

雙攝模組供應商的發展

雙攝的出現,使得一線模組廠獲得了不少的利潤。一線模組廠趁著雙攝的興起,利用技術優勢,搶的先機。與二線模組廠不足10%的利潤相比,據說一線的模組廠利潤已經高達20%。

下半年雙攝開始普及,8+2M/13+5M開始變得流行,對小模組廠而言,需要盡快提升生產技術和產線能力。但一線模組廠增產嚴重,預計當小模組廠艱難的將技術提升好后,一線模組廠會通過降價迫使二線模組廠無利可圖。畢竟二線模組廠在雙攝的良率爬坡上會走不少彎路,而一線模組廠給他們爬坡的時間不會太多。但是二線模組廠若不做雙攝,將會更加的被動。誰先抓住先機,誰才能盡快搶占市場。

目前模組廠的利潤非常低。包括大的模組廠做單攝也遇到競爭多,利潤低端問題。Sony之所以把模組廠賣給O-Film,就是因為其廣州模組廠主要是給Apple做前攝,無法支撐Apple的低價要求,而被迫賣掉。雙攝的出現給模組廠帶來了新的利潤增長點。但隨著雙攝越來越成熟,毛利則越來越低。模組廠需要對新技術及時跟進才能獲得更高更好的毛利,因此后續對資金要求也變大。沒有充足的資金很難在市場競爭。

2017年的雙攝的發展

目前8+2M雙Camera模組在小模組廠端價格可以做到5個美金以內,13+2M可以做到10個美金以內。后者主要是因為各規格指標要高一些,以及良率問題,造成價格差異很大,但若有足夠的量,價格也會做到較低的價格。所以預計下半年低端手機上8+2M/13+2M的比例會急劇增加。

暗光增強由于價格并不便宜,可實現的功能效果并不明顯,所以后續使用機型會少很多。

在高端機型上,受Apple影響,各家會開始做光學變焦的雙攝。

光學變焦:

與光學變焦相對的,就是數碼變焦。

數碼變焦其實是利用軟件插值的方法,將原始像素點放大從而獲得類似變焦放大的效果。但缺點是犧牲畫質,圖片模糊,不是真正的變焦。而光學變焦則是改變鏡頭的視角和影像放大率的。所以像素不變,圖像質量不變。簡單的說,光學變焦相當于望遠鏡,而數碼變焦相當于放大鏡。具體對比如下圖:

2004年Sharp發布的V602H是全球首款支持光學變焦的手機,之后Samsung,Nokia與LG也都分別出過光學變焦手機。但光學變焦要求模組厚度很大,外觀很難做美觀,所以一直無法流行。2017年Apple 的iPhone 7 Plus 則提供了一個很好的解決方案。當用戶拍近景人像的時候,使用廣角鏡頭拍出來的圖片;當需要拍遠處風景的時候,使用長焦鏡頭拍出來的圖片,實現兩倍變焦功能。而其他場景則是用廣角和長焦鏡頭拍出來的圖片做融合,在細節上實現變焦。

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與Apple相同雙12M的小米6,采用12+13M的金立2017都是采用了光學變焦的功能。而華為在Mate9和P10的雙攝變焦則不是真正意義上的光學變焦。華為采用了12M(彩色)+20M(黑白)的方案,兩個攝像頭的FOV一樣,所以基本就是將20M的圖像截取中間部分實現了數碼變焦的效果,所以并非真正的光學變焦。而OPPO最新機型R11 則是采用了16M(彩色,廣角,f/1.7)+20M(彩色,長焦,f/2.6),則是融合了數字和光學變焦,所以宣傳時跟華為一樣,只說明支持雙攝變焦,而不是光學變焦。

目前看兩倍光學變焦,變焦倍數不夠高,但做到三倍甚至五倍的光學變焦的話,長焦的模組高度無法做低,所以模組廠會選擇采用潛望式,寬度替代高度的方式做到更高的光學變焦倍數。

其實早在2015年底Asus 推出支持3倍光學變焦的潛望式單攝像頭。示意如下圖。

關于雙攝像頭的介紹和性能分析以及應用

不過目前這種潛望式光學變焦寬度太寬,不一定適合所有機型。如何擺放,以及高昂的成本是制約其發展的最大瓶頸。而這些問題能解決,光學變焦的攝像頭模組zang

雙攝的未來

未來的雙攝會受到幾種新技術的影響:

1.目前手機市場最火的概念除了雙攝就是全面屏,而全面屏對手機正面擺件空間要求極小。所以前攝像頭若想做雙攝,難度變得很大。

2. 雙攝的光變和虛化的概念已經宣傳了很久,但目前的光變和虛化效果還是有很多被人詬病的地方,用戶還是希望能看到更好的效果。傳說iPhone 8將帶有結構光+ToF,進行3D人臉建模。并且有了3D信息后,做虛化會變得更加容易。相信這個算法成熟后,也會對雙攝帶來一定的沖擊。當然結構光的產業鏈還不夠成熟,還需要去硬件廠商和算法公司進一步的努力。

關于雙攝像頭的介紹和性能分析以及應用

目前攝像頭的像素已經做到20M以上,繼續往上做會遇到很多瓶頸,如會遇到模組的尺寸很大,接口傳輸速度過快等問題 。這三次廠商都在積極布局1.0um甚至0.9um pixel的sensor。但過小的pixel會造成暗光效果很差,所以4in1應運而生。強光下是16M,20M,24M,暗光下則變成4M,5M和6M。

而從2016年下半年開始發力的雙攝,為攝像頭后續的發展指出了一個美好的未來。虛化和光變是后面雙攝主要的功能。光變對模組,算法要求很高,同時也會帶來成本的劇增。在實現更高倍數的光變下,模組如何實現小型化,以及算法如何演進的讓模組良率提升都是以后雙攝重點發展方向。而在低端方面,通過13+5M,8+2M低價雙攝的普及,會讓越來越多的手機帶有雙攝功能。

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