極光：2020年中國拍照手機發展趨勢分析

　　進入2020年，伴随智能手機行業存量競争加劇，以及5G行業即将全面爆發的關鍵一年，不同手機品牌圍繞攝像頭子系統的競争，變得前所未有的激烈。在這場軍備競賽中，不同品牌對手機影像技術的發展趨勢有共識又有區隔：共識即朝着多攝像頭、全焦段和多功能方向進化;區隔即各自擁有不同的技術實力、突破方向。

　　實際上，智能手機的攝像頭系統競争，在2019年已經大有愈演愈烈的趨勢。回顧整個2019年，旗艦級智能手機發布數量超過10餘款，包括蘋果在内的品牌，都已經全面投入到3攝、4攝乃至5攝的多攝像頭陣營當中。奠定了智能手機拍照時代正式進入了多攝時代。多攝時代帶來的好處就是，智能手機已經不僅局限于廣角主攝鏡頭與超廣角輔助鏡頭的拍攝方式，潛望式光學變焦鏡頭、TOF鏡頭、微距鏡頭、黑白單色鏡頭等等，都成為了智能手機鏡頭矩陣當中的一員，為用戶提供了更多的拍照方式可選。也正是在這一年，各大手機品牌形成了手機影像技術的發展共識，那就是多攝像頭矩陣實現全焦段覆蓋、多功能拍攝。

　　時至2020年，多攝像頭矩陣雖然仍然是各大手機品牌的共識，但通過2020年上半年發布的一系列旗艦機型的發展方向來看，各大手機品牌已經開始逐漸産生了分歧。例如，華為、榮耀這樣具備雄厚研發實力的品牌，開始打造系統級的影像技術，将定制化超大底傳感器、超長變焦鏡頭與自身強大的AI技術進行整合，帶來了拍照技術的整體提升。而像OPPO、vivo這樣的品牌，通過一定的技術積累，也實現了諸如定制化傳感器、機械防抖等技術創新。小米、一加等品牌，則是繼續通過供應商合作，帶來了諸如1億像素、濾色鏡頭等不同玩點。

　　但實際上，手機影像表現力的根本，還需從用戶體驗需求出發，基于完整的技術方案來呈現。特别是進入5G時代，智能手機的影像競争進入綜合實力與研發深度的比拼，是一個涉及到硬件、軟件、芯片、算法、調教等不同領域的綜合影像系統協同創新方案，背後需要大量研發人員與科學家投入到影像相關的基礎科學研究、技術創新、産品應用之中。

　　綜合以上，極光大數據認為，智能手機影像能力的軍備競賽，已全面進入終局之戰。本次發布《2020年中國拍照手機發展趨勢分析》報告，旨在全面梳理手機品牌在影像領域的發展曆史和發展階段，并結合目前市場上各手機品牌的影像能力、表現、體驗，對智能手機影像技術未來發展趨勢做出研判。

　　　手機拍照技術的發展現狀及及典型品牌分析

　　在手機拍照技術經曆了近20年的發展、尤其是近些年的爆炸式技術突破後，如今各大手機廠商都實現了不同層級的技術積累，發展出各具特色的拍照體系。以當今主流手機廠商的拍照技術實力來劃分，大緻可分成四個梯隊：

　　　第一梯隊：擁有核心自研技術，具備系統級影像能力

　　處于手機拍照技術第一梯隊的廠商，已經成為了當今市場上的廠商。這些廠商已經脫離了供應商提供的模塊化元器件選擇限制，将相機核心技術牢牢掌握在自己手中，能夠自主、獨立的打造一整套手機攝影系統。他們具備完整的軟硬件自研技術，倒推上遊供應商，實現産業鍊定義能力。第一梯隊的手機廠商能夠深度定制更高端、更強悍的相機硬件模組，并通過系統層級的軟件優化算法，優化圖像處理，從而得到優異的拍照效果。這其中的代表産品包括：蘋果iPhone 11系列、華為P40系列、榮耀30系列以及三星Galaxy S20系列。

　　第一梯隊手機廠商的代表機型中，均采用了各家自研的傳感器以及算法技術，例如蘋果iPhone的定制1200萬像素傳感器、華為P40系列&榮耀30系列定制的IMX700傳感器、三星S20系列自主設計的ISOCELL Bright HM1傳感器。這些傳感器僅限各自廠商使用，均為深度定制化産品，是第一梯隊手機廠商與其他梯隊手機廠商最為顯性的區别之一。而之所以這些深度定制化傳感器能夠被各個廠商使用，恰恰是由于第一梯隊手機廠商經過多年的技術積累，經過自主研發反推上遊元器件供應商進行深度化定制，将手機攝影的核心技術掌握在了自己手中。

　　這其中，蘋果是最早開始定制化元器件，并實現系統級影像能力的廠商。從一開始，蘋果就一直專注于挖掘手機攝像頭的潛力，而并非一味的堆砌硬件參數，選擇了通過軟件算法的優化将硬件潛力發揮到。時至今日，蘋果的旗艦級iPhone 11 Pro Max的攝像頭也僅僅使用到了1200萬像素的三攝影像系統，但其拍照水平依舊被用戶津津樂道。尤其是在影像系統的統一性上，iPhone對三顆攝像頭調教到了極高的一緻，實現了近乎于無縫的變焦體驗，在鏡頭切換的過程中依舊保持了較為穩定的白平衡和畫面。隻是從iPhone 6s Plus便開始使用的這顆1200萬像素傳感器，在面對當下的用戶攝影需求時還是有些捉襟見肘。

　　與之形成鮮明反差的就是華為以及榮耀的定制化IMX700傳感器。華為&榮耀也是經過了多年的創新和進步，積累了豐富的影像處理算法專利，這些算法形成了一個完整且互相支持加強的算法矩陣體系。不僅如此，華為&榮耀還基于強大的算法矩陣體系倒推上遊供應商，深度定制IMX700傳感器。IMX700傳感器尺寸是當今市售手機當中的一款，達到了1/1.28英寸，遠超出蘋果采用的1200萬像素1/2.55英寸傳感器尺寸。并且，IMX700傳感器還擁有RYYB設計結構，進光量相比RGGB結構提升40%。而全球的RYYB特殊設計結構，也恰恰反映出了華為&榮耀對于上遊供應商的定義能力，以及系統化影像技術的深厚底蘊。當然，再加上單像素尺寸達到1.22μm，支持四合一技術，像素合并後尺寸達到2.44μm，也讓IMX700成為當今夜拍效果的傳感器。另外，榮耀30系列還搭載了直接在RAW域運行的新一代AI算法矩陣，這個算法矩陣能夠從細節、色彩、亮度和動态範圍等4大方面，生物特征識别、人景精準分割、五官輪廓加強、膚質紋理和色階處理、景深透視增強等多個維度，對人像照片進行處理，提高成像質量。

　　而三星S20系列上搭載的HM1傳感器，則是三星第二代1億像素傳感器，其尺寸也達到了1/1.33英寸，略低于華為&榮耀的IMX700。不過相比小米10系列上的1億像素HMX傳感器，三星将四合一像素的基礎上提升到九合一，合成單個像素面積2.4微米的1200W像素圖像輸出，像素面積的增大，能夠提高畫面的質量，也能大大提升弱光環境下的表現。此外，1.08億輸出像素為目前手機上搭配的像素，如此高的像素即使在普通相機上也較為少見。超高像素帶來更多的細節，同樣的場景下，即使放大，依舊能夠能比1200W像素的照片看到豐富的細節。

　　　第二梯隊：高集成化影像技術，部分性能優化

　　與第一梯隊的手機廠商不同，第二梯隊的手機廠商受研發實力限制，在技術實力上很難實現對上遊元器件供應商的反向推動。但這些手機廠商同樣也積累了比較豐富的手機影像技術，因此他們選擇了定制化部分元器件，來實現手機影像系統的部分性能優化。在第二梯隊的手機廠商代表機型當中，有vivo X50系列、OPPO Find X2系列等。這些手機廠商更加傾向于主打單一拍攝場景的技術實力，如：夜拍、防抖、長焦等，這是第二梯隊手機廠商的一大顯性區隔。

　　以新推出的vivo X50系列為例，在較為成熟的集成化影像系統上，通過定制化機械防抖結構，實現了手機攝影技術的一次升級。vivo X50系列提出的機械防抖架構，通過優化的創新堆疊方案、異形結構磁動框架、精巧的雙滾珠懸架結構、雙S型FPC排線等設計，将機械防抖結構塞進手機體内;然後通過電磁感應對主攝産生的位移進行補償，從而抵消畫面的抖動，實現無損的機械防抖，加強手機在拍攝和攝像方面的穩定性，也能提高暗光環境下的表現能力;官方數據顯示這能提供220%的暗光手持場景感光性能和2倍于OIS光學防抖的成片能力。

　　再來看看OPPO Find X2 Pro，它選擇了定制化的IMX689傳感器，尺寸達到了1/1.43英寸。雖并不提供華為&榮耀的RYYB超感光設計， 但依舊基于這顆傳感器提供了自研的圖像處理算法。逆光環境下依然能做到面光曝光正常，同時背景的曝光也非常準确。

　　　第三梯隊：高端元器件，部分方面業内

　　第三梯隊手機廠商與前兩梯隊廠商尚存在技術層面的差距，因此他們更傾向于通過優選高端元器件、創新攝影玩法，來達成單點技術突破。通過部分功能的或創新，實現對用戶關注點的吸引，但在算法優化層面仍有待提升。這其中的代表機型有主打1億像素的小米10 Pro、配置濾光鏡頭的一加8 Pro等機型。因此，第三梯隊的手機廠商更多會将相機的像素數、特殊玩法，作為手機拍照技術的核心賣點。

　　如小米10 Pro，後置鏡頭數量增加到4顆，其中主攝像頭選擇了三星次X1億像素ISOCELL Bright HMX傳感器，擁有 1/1.33英寸大底，支持光學防抖，像素4合1後單像素面積達到1.6μm。雖然在實力上略遜于三星的ISOCELL Bright HM1傳感器，但是在硬件層面來看仍屬于市面上的水平。可以随心放大拍攝的圖片進行裁剪和二次構圖，在光線條件良好的條件下剪裁放大不會犧牲畫質。

　　而一加8 Pro，同樣是四攝組合，其主攝采用了與OPPO Find X2 Pro相同的Sony IMX689傳感器。另外一加8 Pro将去年主流旗艦機主攝IMX586用于超廣角，如此高素質的廣角鏡頭還帶來了更好的微距效果。而最為創新的玩法則是一加8 Pro加入的一顆全新濾光鏡頭，豐富了整個影像系統的玩法。

　　　第四梯隊：堆砌元器件，重度依賴上遊解決方案

　　第四梯隊的手機廠商在拍照技術上無明顯優勢，主要依靠堆砌元器件，拍照系統也基本上照搬上遊廠商的解決方案，并無自身特色。雖然在器件上偶有亮點，但綜合競争力不足。例如紅米K30 Pro、魅族17 Pro等機型，都采用了SONY今年推出的IMX686傳感器作為主攝，配以超廣角、3x光學變焦鏡頭組合成為相機的核心拍照系統。同時也會搭配一些低像素的景深、微距、TOF等鏡頭作為相機的輔助鏡頭，以實現手機拍照技術上的差異化。而作為第四梯隊的手機廠商，即便有了其他輔助鏡頭的加持，依舊難與更高等級的手機産品匹敵，因此在這一梯隊的手機産品當中，極少會有産品将拍照技術作為産品的主打賣點。

　　　拍照手機市場數據分析

　　　各品牌手機存量占比

　　随着拍照越來越成為用戶的日常需求，各大廠商發力提升拍照水平，手機影像能力成為新發手機的一大賣點。也正是由于主流廠商擁有強大影像能力這一踏準市場節拍和用戶需求的競争優勢，國内主流手機存量市場依然由蘋果、華為、榮耀、OV等引領。可以看出，影像能力的強弱，基本正面耦合于品牌的市場份額占比。

　　各品牌手機增量占比新增市場的競争更加激烈，自2019年第一季度以來，具備較強影像系統實力的華為+榮耀實現了連續增長，增量份額不斷擴大，截止2020年第一季度，增量市場中合計份額達36.9%;主流廠商也在進一步争取小衆廠商的份額。

　　拍照手機技術分析

　　強大的拍照手機技術離不開性能優異的硬件和充分優化的圖像處理算法。變焦能力和遠攝鏡頭、廣角鏡頭決定了可攝的畫面，感光元件決定了成像質量的上限和暗光下表現，防抖技術提升了畫面穩定性，圖像處理算法決定了最終成像質量。從較早的蘋果、三星，到國内華為、榮耀、OPPO、vivo等，在影像技術專研的路上，他們一直以創新者、突破者的形象出現，大量的研發投入和精力投入，是主流影像技術快速提升的主要動力。下面我們引例一位後起之秀，面向年輕人的品牌-榮耀。

　　　榮耀系列進化史

　　榮耀系列在拍照技術上的進步非常亮眼：鏡頭從初期的彩色+黑白雙攝變成如今的主攝+廣角+長焦三攝乃至四攝，主攝從最初的1200萬像素提高到5000萬像素，變焦能力達到50倍，長焦超級防抖、全像素8核對焦更使得榮耀系列如虎添翼。手機攝影技術的迅猛發展和持續也給榮耀系列帶來銷量上的巨大提升。

　　　榮耀30系列旗艦，定義行業新标準

　　作為市面上一代拍照手機代表，榮耀30系列配置的拍照系統性能非常出色：

　　采用索尼IMX700傳感器，具備市場的傳感器尺寸和單像素面積;

　　全球首創的RYYB超感光濾鏡陣列提升進光量40%，夜景拍攝表現力MAX;

　　華為的AI圖像處理算法矩陣，有針對性提升不同場景畫面質量;

　　AI面部識别，AI場景識别等，幫助用戶自動切換拍照模式，一秒獲得拍照效果;

　　全像素8核對焦，雙通道取景技術，大幅提升出片效率;

　　50倍潛望式手持超穩遠攝鏡頭，5倍光學變焦、10倍混合變焦和50倍數字變焦;

　　雙結構OIS光學防抖+AI長焦超級防抖，AI長焦畫質增強算法，高倍遠景無煩惱;

　　1600萬超廣角鏡頭，取景面積擴大一倍，呈現雙倍精彩

　　除了炫目的拍照參數，榮耀30系列究竟是如何引領行業創新，定義行業發展方向的呢?

　　　IMX700傳感器，超大底+超大像素+超感光

　　業界主流底傳感器，單像素尺寸

　　傳感器大小一直是各個廠家追逐影像進化的一個方向，2014年松下發布了CM1，畫幅高達1英寸，但随之而來厚重的體積讓消費者望而卻步，主流機型依舊在1/2.3英寸下。随着傳感器的快速發展，主流傳感器尺寸不斷變大，2020年主流旗艦機型一加8系列、三星S20系列分别将尺寸提升到1/1.4英寸和1/1.33英寸。而本次榮耀30系列手機采用的IMX700具有市面上的傳感器尺寸，達到了驚人的1/1.28英寸。更大的圖像傳感器尺寸，能夠放下更多、更大的像素點，呈現出更大畫幅和更好的畫質。IMX700的單位像素點尺寸比系列前作有了進一步提升，達到了1.22μm。相比IMX600的單像素面積提升了48.8%。

　　RYYB超感光濾鏡陣列，全像素8核對焦

　　華為P30上推出了RYYB傳感器，通過從改變色彩結構，增大光量，提升弱光表現。而本次IMX700采用華為和榮耀的RYYB超感光濾鏡陣列，将傳統RGGB CFA中的綠色像素替換為黃色像素，從而将進光量提升了40%，感光能力進一步提升。IMX700擁有1.22μm的超大像素，不僅可以将一個像素點一分為二，還擁有像素四合一的能力。這是業界将Dual PD和像素聚合兩大技術同時在一枚傳感器上實現。兩種技術合二為一使得IMX700不管在像素聚合還是高分辨率輸出的情況下，都具有全像素8核對焦的能力。得益于此，榮耀30 Pro+可以在低于1 lux的暗光環境下，依舊擁有出色的對焦能力，有效減少拍照對焦“拉風箱”的現象。

　　　50倍潛望式手持超穩遠攝，長焦攝影新體驗

　　5倍光學變焦+10倍混合變焦+50倍數字變焦+雙結構OIS光學防抖

　　2019年，OPPO發布了采用10倍混合變焦的RENO 10倍變焦版本，帶來了潛望式設計。榮耀30系列帶來更加成熟的潛望式結構，借助潛望式光路設計将超級變焦鏡頭橫置在機身内，厚度不再是鏡頭高度的瓶頸，可實現5倍光學變焦、10倍混合變焦和50倍數字變焦。潛望式變焦鏡頭還引入雙結構光學防抖，分别在棱鏡和鏡頭兩個元器件都搭載了OIS光學防抖技術，能夠保證變焦拍攝效果更穩定，畫面更清晰。

　　AI長焦超級防抖算法+雙通道優化取景

　　手機在實際拍攝視頻或者預覽時，攝像頭運動導緻了攝像頭所捕捉的畫面幀間差異很大，視覺上畫面抖動十分劇烈，這個問題在高倍變焦拍攝中就更加突出。在雙OIS光學防抖的基礎上，榮耀30系列還帶來了AI長焦超級防抖算法，也就是AIS防抖技術，大大提升長焦端的拍照穩定性。AIS技術集成OIS以及EIS的優點，通過人工智能算法來實現圖像防抖的功能技術加持下能夠通過傳感器估計手機的位姿，得到圖像的幀間變化情況并重新規劃畫面路徑，平滑圖像變動從而保證每幀圖像平穩呈現，将畫面穩定性提高300%。長焦拍照的另一個痛點在于取景：在高倍數變焦拍攝時手機屏幕中呈現的視角極窄，不易捕捉被攝景物。榮耀30系列在進行15倍以上的長焦拍攝時，取景界面會切換到雙通道模式，出現長焦畫中畫，幫助拍攝者實時了解長焦鏡頭的取景與目标拍攝物體的差距，瞬間找到目标。

　　圖像算法升級，AI RAW超級人像引擎

　　RAW檔是相對傳統JPG格式更能保留畫面細節的相片格式，傳統算法得出已經壓縮的JPG照片，照片細節丢失，這是受限于RAW檔處理上性能要求要遠高于傳統JPG。而榮耀30搭載了直接在RAW域運行的新一代AI算法矩陣，該算法矩陣能夠從細節、色彩、亮度和動态範圍等4大方面提高成像質量。一張人像照片在AI RAW超級人像引擎中會經曆多個維度的處理，包括：曝光、白平衡、對焦、單反級降噪、場景識别、生物特征識别、人景精準分割、五官輪廓加強、膚質紋理和色階處理、景深透視增強等。而在算法矩陣的基礎上，榮耀30從細節、色彩、動态範圍、亮度、膚色等多個方面對人像效果進行了提升。

　　　算法矩陣的發展階段：

　　算法矩陣的第一階段：原始圖像處理。按下快門之後，通過手機鏡頭的光線就會被傳感器所記錄下來，光信号轉化為數字信号，也就是原始圖像。原始圖像緊接着被傳輸到ISP芯片進行去噪、超分、HDR融合等傳統算法處理，最終輸出手機上可見的JPG圖片。

　　算法矩陣的第二階段：RAW域圖像處理。從原始圖像轉換到JPG格式圖像的過程中一階算法會丢失很多信息。榮耀開發出了大量在RAW域進行處理的算法，保留了RAW域的圖像中更豐富的信息，與此同時還利用了部分YUV域的AI算法(如場景理解、AI超分)，結合RAW域的傳統算法，出現了很多令人驚豔的效果。

　　算法矩陣的第三階段：AI算法深度耦合。華為榮耀算法全面前移至RAW域，并且與AI算法深度耦合。一般而言不同場景的圖像處理是需要不同的處理策略的，傳統算法處理策略稀少，針對性差，因而許多照片成像質量不足;AI算法通過對大量數據的學習，可以更有針對性地處理不同場景的圖片，從而将圖像的質量提升到了一個全新的高度。

　　　智能手機拍照技術發展趨勢

　　更強大的視頻拍攝功能

　　智能手機在拍照方面飛速進步，很多旗艦手機的成像質量都已經接近專業級。而在照片拍攝成熟之後，視頻拍攝就成為了下一個需要突破的點。當前Vlog和短視頻成為了時下的風口，擁有龐大的市場潛力，而智能拍照手機的便捷性和網絡性與之有天然的聯系。因此，對于很多手機廠商來說，更高清、優化、智能的視頻拍攝将會是一個大方向。

　　短視頻行業活躍用戶不斷增長，視頻資訊已經成為用戶廣泛接受的新形式。超出8億的月活用戶規模，其後是更大量級的視頻作品創作增長點。

　　視頻是相對照片更加豐富的記錄形式，Vlog和短視頻的流行，提高了用戶對于手機視頻拍攝的能力要求;Vlog/視頻創作用戶規模不斷增長，截止2020年3月，行業用戶規模破1億，用戶對于手機拍攝視頻的需求會迎來增長。

　　目前各廠商都推出了4K分辨率的視頻格式，從防抖、畫質、幀率等多方面提升，随着5G時代帶來更高的帶寬，會讓更高幀率的高畫質視頻也是下一個手機攝像的突破口。

　　　更強大的圖像處理算法與芯片

　　圖像處理算法的内涵與外延都越來越廣，而不是僅僅局限于RAW圖轉換。未來圖像處理算法将深度介入圖像的生成、細節處理、針對性局部優化、圖像屬性優化等多個方面，并将于圖像處理芯片深度結合，充分挖掘鏡頭潛力，大幅提高拍照性能。谷歌PIXEL系列的單攝成像和蘋果的無縫變焦、穩定的白平衡等，都是強大算法優化到細節的體現。算法的加持是調和強大硬件的機油，更強大的AI算法能夠化發揮硬件實力，更深度地提升拍照體驗細節和成像效果，滿足用戶的需求。

　　　更多變的玩法與AR技術

　　随着多攝像頭的廣泛使用，手機可獲取到更多層次更加豐富的圖像信息，通過将這些信息融合可以進一步提升暗光拍攝、逆光拍照、美顔、人像打光、HDR(高動态範圍)等功能;此外，AI技術也将與其他技術産生融合，出現更好玩的拍攝功能;如蘋果推出的AR應用和Animoji，小米推出了魔法換天和魔法分身，華為提出的路人移除、AI瞬間等，大大豐富了拍照手機的玩法。更多的人臉AR交互與體感交互将有可能是未來的主要方向。

　　從光學廠商舜宇光學的财報中看到可見“5G時代的來臨進一步推進了3D感應的發展，智能手機品牌廠商對TOF技術的需求尤為強烈”。目前如榮耀30系列、蘋果iPad Pro、魅族17系列等已經配備了TOF或者激光雷達傳感器，在傳統優化對焦的基礎上，TOF和更先進的傳感器應該為5G時代的3D感應和AR應用服務。

　　　關于極光

　　極光(Aurora Mobile，納斯達克股票代碼：JG)成立于2011年，是中國的開發者服務提供商。極光專注于為移動應用開發者提供穩定高效的消息推送、即時通訊、統計分析、極光分享、短信、一鍵認證、深度鍊接等開發者服務。截止到2020年3月份，極光已經為約150萬款移動應用提供服務，其開發工具包(SDK)安裝量累計372億，月度獨立活躍設備13.6億部。同時，極光持續賦能開發者和傳統行業客戶，推出精準營銷、金融風控、市場洞察、商業地理服務産品，緻力于為社會和各行各業提高運營效率，優化決策制定。