電子行業(yè)：5G時代光學(xué)引領(lǐng)手機(jī)創(chuàng)新主旋律

1、目錄一、手機(jī)拍照從追趕單反到超越單反.- 4 -1、微小空間的魔法，多攝組合解決空間短板.- 4 -2、主攝億像素時代，CIS、馬達(dá)、鏡頭全面升級.- 8 -3、借助算力優(yōu)勢，AI 助拍照超越單反.- 15 -二、輔助攝像頭重要性凸顯.- 19 - 1、蘋果主推DTOF，安卓ITOF 成熟，正式邁入 3D 時代.- 19 -2、潛望變焦?jié)B透率不斷上升、手機(jī)變焦能力不斷提升.- 22 -3、Video Camera 成為下一亮點(diǎn).- 24 -三、定制化推動，鏡頭創(chuàng)新成為皇冠上的明珠.- 26 -1、鏡頭P+G 將極大發(fā)揮塑料和玻璃鏡頭的優(yōu)點(diǎn).- 26 -2、屏下攝像頭將能實(shí)現(xiàn)真全面屏.- 27

2、-四、投資建議.- 28 -五、風(fēng)險提示.- 29 -圖 1：手機(jī)攝像頭的結(jié)構(gòu)圖.- 4 -圖 2：華為P9 首次采用黑白+彩色雙攝.- 4 -圖 3：蘋果 7PLUS 采用長焦+廣角雙攝.- 4 -圖 4：手機(jī)背面多攝鏡頭占比迅速增加.- 5 -圖 5：手機(jī)背面多攝鏡頭占比迅速增加.- 5 -圖 6：三大品牌手機(jī)攝像頭數(shù)量均快速提升.- 6 -圖 7：前置攝像頭多攝滲透率在慢慢提升.- 6 -圖 8：多攝驅(qū)動下手機(jī)CCM 產(chǎn)業(yè)將重回快速增長渠道.- 7 -圖 9：手機(jī)背面鏡頭像素中樞慢慢提升.- 8 -圖 10：手機(jī)傳感器尺寸普遍小于普通卡片相機(jī).- 8 -圖 11：6400 萬像素下照片細(xì)

3、節(jié)放大仍很清晰.- 8 -圖 12：手機(jī)傳感器尺寸不斷擴(kuò)大.- 9 -圖 13：mate30 pro(右)三攝區(qū)域明顯大于P30pro .- 9 -圖 14：CC9pro 傳感器尺寸遠(yuǎn)大于其他手機(jī)傳感器.- 9 -圖 15：小米 CC9 pro 超高配五攝.- 9 -圖 16：蘋果手機(jī)攝像頭像素增速遠(yuǎn)“低”于安卓陣營.- 10 -圖 17：手機(jī)鏡頭主要組成. - 11 -圖 18：光圈越小，景深效果越差.- 12 -圖 19：大光圈下景深小.- 12 -圖 20：三星 W2018 通過物理光柵調(diào)節(jié)光圈.- 13 -圖 21：OIS 下拍照不受振動影響.- 13 -圖 22：未來幾年OIS 滲透

4、率將大幅上升.- 14 -圖 23：SMA 馬達(dá)的優(yōu)勢明顯.- 14 -圖 24：華為P9 拍窗外夜景.- 15 -圖 25：尼康 D750 拍窗外夜景.- 15 -圖 26：HDR 采用的也是多幀合成.- 16 -圖 27：iPhone 11 Pro 非夜景模式拍夜晚.- 16 -圖 28：iPhone 11 Pro 夜景模式拍夜晚.- 16 -圖 29：華為 MATE30 實(shí)現(xiàn)隔空操作.- 17 -圖 30：吃大閘蟹用隔空控制手勢刷抖音.- 17 -圖 31：抖音能識別用戶的手勢，給用戶增加各種特效.- 17 -圖 32：朱茵換臉楊冪，流量一個億.- 19 -圖 33：蘋果 X 結(jié)構(gòu)光應(yīng)用

5、于面部識別解鎖.- 21 -圖 34：TOF 鏡頭手機(jī)未來 3D 應(yīng)用場景將更廣.- 21 -圖 35：TOF 手機(jī)滲透率未來將大幅提升.- 21 -圖 36：光學(xué)變焦效果遠(yuǎn)好于數(shù)碼變焦.- 22 -圖 37：Galaxy S4 Zoom 采用外變焦，外形過于厚重.- 22 -圖 38：潛望式攝像頭解決光學(xué)變焦問題.- 23 -圖 39：潛望式鏡頭智能手機(jī)未來幾年的銷量和增速預(yù)計.- 23 -圖 40：2019 年移動網(wǎng)民APP 人均使用時長.- 24 -圖 41：華為 MATE30 視頻高速攝影每一幀都清晰.- 25 -圖 42：MATE30 視頻無懼黑夜（視頻截圖）.- 25 -圖 43：

6、超高幀率是在原感光元件中增加存儲器.- 25 -圖 44：手機(jī)屏幕為追求全面屏不斷創(chuàng)新設(shè)計.- 27 -圖 45：小米全面屏手機(jī)非拍照時刻展現(xiàn)一張整屏幕.- 27 -圖 46：屏下攝像頭手機(jī)將屏幕分成兩塊.- 27 -表 1：各大手機(jī)品牌多攝手機(jī)滲透率(單位：Kps) .- 6 -表 2：龍頭傳感器廠商的高像素傳感器占比遠(yuǎn)高于平均水平.- 11 -表 3：目前 5P+鏡片的鏡頭占比已經(jīng)超過 50%. - 11 -表 4：目前鏡片行業(yè)仍是大立光+舜宇雙龍頭格局（單位：Kps）.- 12 -表 5：OIS 技術(shù)成本遠(yuǎn)高于普通VCM 方案.- 14 -表 6：IMX588 非運(yùn)行模式下省電效果好.-

7、 18 -表 7：三種方案對比.- 20 -表 8：DToF 與 IToF 對比 .- 21 -表 9：光學(xué)鏡頭兩種鏡片對比.- 26 -報告正文一、手機(jī)拍照從追趕單反到超越單反1、微小空間的魔法，多攝組合解決空間短板從夏普首次嘗試在手機(jī)上配置僅 11 萬像素的攝像頭到現(xiàn)在各種三攝、四攝、超廣角的旗艦機(jī)層出不窮，由于光學(xué)給用戶帶來的感受更直觀，體驗(yàn)感強(qiáng)，因而光學(xué)創(chuàng)新成為各家手機(jī)廠商極力尋求突破的賣點(diǎn)，其在推動智能手機(jī)的更新?lián)Q代中作用不可小覷。一方面，消費(fèi)者會隨著使用場景的變化，對手機(jī)的光學(xué)功能的效果期待越來越高，另一方面，用戶對輕薄的要求又極度苛刻，手機(jī)廠商在激烈的競爭壓力下不斷進(jìn)行軟硬件優(yōu)化

8、升級創(chuàng)新。決定手機(jī)拍照效果的因素很多，包括鏡頭、感光元件和算法等，但在手機(jī)相機(jī)功能出來早期，消費(fèi)者近乎用像素代替畫質(zhì)效果，來評判手機(jī)的攝像頭拍照能力優(yōu)劣，手機(jī)廠商掀起“像素戰(zhàn)”。受手機(jī)攝像頭的感光元件的尺寸限制，太高的像素并不一定能帶來的更好的成像效果。圖 1：手機(jī)攝像頭的結(jié)構(gòu)圖數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理多攝鏡頭使手機(jī)攝像技術(shù)對數(shù)碼相機(jī)在部分功能上實(shí)現(xiàn)彎道超越。2016 年華為 P9 首次配雙攝后置鏡頭，兩個攝影頭分別負(fù)責(zé)彩色跟黑白功能，拍照質(zhì)量大幅上升， 從此開啟多攝鏡頭新時代。蘋果則在當(dāng)年 9 月發(fā)布的 IPHONE7 PLUS 采用廣角+ 長焦鏡頭，實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦。圖 2：華為 P9 首次采用

9、黑白+彩色雙攝圖 3：蘋果 7PLUS 采用長焦+廣角雙攝數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理2018 年華為在 P 系列旗艦款中率先使用三攝鏡頭，配備 4000 萬像素的主攝像頭（彩色廣角）+2000 萬副攝像頭（彩色鏡頭）+800 萬的遠(yuǎn)攝攝像頭（彩色長焦）， 暗光情況下更好成像，也一舉拿下 DxOMark 114 分的拍照單項得分，而今年發(fā)布的 iphone 11 pro 也采取了均為 1200 萬像素廣角主攝+長焦副攝+超廣角的三攝鏡頭。國內(nèi)安卓陣營的三攝也成為旗艦款機(jī)的標(biāo)配。多攝鏡頭中，可選攝像頭包括主攝、景深、黑白、長焦、廣角、超廣角、夜視和TOF 等，各家廠商在多種鏡頭中

10、挑選并組合，配合各種組合對應(yīng)的算法，達(dá)到接近光學(xué)變焦或是模擬光學(xué)焦段的效果。這樣在控制手機(jī)厚度的同時，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)畫質(zhì)，拓展焦段和人像虛化等功能，不管是夜景還是遠(yuǎn)景，手機(jī)的應(yīng)用場景更加豐富，極大地提升了消費(fèi)者的使用體驗(yàn)，多攝鏡頭的滲透率不斷上升。圖 4：手機(jī)背面多攝鏡頭占比迅速增加圖 5：手機(jī)背面多攝鏡頭占比迅速增加數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理雙攝手機(jī)在 2016 年首發(fā)當(dāng)年銷量僅 7880 萬部，但這一數(shù)據(jù)在 2017 和 2018 年分別迎來 239%和 98%的快速增長。而三攝手機(jī)更是首發(fā)后

11、的次年就出現(xiàn)幾何級數(shù)的暴漲，2019 年預(yù)計三攝手機(jī)銷售 3.1 億部，同比大增 1095%，預(yù)計占當(dāng)年手機(jī)銷量的 22%。根據(jù)Techno Systems Research 的數(shù)據(jù)，2018 年全球智能手機(jī)多攝滲透率將達(dá)到 69%，手機(jī)攝像頭的平均數(shù)量已經(jīng)增長到 2.5 個，多攝已經(jīng)不折不扣成為智能手機(jī)的標(biāo)配。前三大手機(jī)品牌中，華為和蘋果一直是多攝手機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)品牌，2018 年 TOP3 在多攝手機(jī)中份額占比約 45%，布局稍落后的三星今年大量增加多攝的手機(jī)生產(chǎn)，預(yù)計今年將在多攝手機(jī)市場占比迅速提升到 21%，成為多攝手機(jī)龍頭。圖 6：三大品牌手機(jī)攝像頭數(shù)量均快速提升表 1：各大手機(jī)品牌多攝手

12、機(jī)滲透率(單位：Kps)數(shù)據(jù)來源：Yole， 整理數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research，興業(yè)證券經(jīng)濟(jì)與金融研究院整理除了后攝像頭的多攝配置，部分廠商已經(jīng)在推行前攝像頭雙攝甚至三攝鏡頭。但前置攝像頭目前應(yīng)用場景遠(yuǎn)沒有后攝像頭豐富，用戶對其的要求也不高，前置攝像頭多攝配置并非主流，2018 年前置多攝在智能手機(jī)滲透率占比 3.5%，預(yù)計到2023 年滲透率將提升到 7%。圖 7：前置攝像頭多攝滲透率在慢慢提升數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理多攝趨勢下，手機(jī)攝像頭模組產(chǎn)業(yè)會重獲增長動能。根據(jù) Yole 的數(shù)據(jù)，2017-2023 年智能手機(jī)增速 C

13、AGR=2.9%,智能手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入基本飽和階段，手機(jī) CCM 產(chǎn)業(yè)收入在 4G 換機(jī)潮末期增速一度跌到 5%以下，但在多攝鏡頭的推動下，未來幾年， 手機(jī)CCM 產(chǎn)業(yè)收入有望恢復(fù) 10%以上的增速，在 2024 年有望達(dá)到 348 億美元。圖 8：多攝驅(qū)動下手機(jī) CCM 產(chǎn)業(yè)將重回快速增長渠道數(shù)據(jù)來源：Yole， 整理2、主攝億像素時代，CIS、馬達(dá)、鏡頭全面升級2.1 主攝像素狂飆，進(jìn)入億時代高像素意味著高清晰度，高像素一度曾是諸多廠商宣傳手機(jī)的大賣點(diǎn)，眾多廠商走上了“增加像素數(shù)量，減小單位像素面積”之路。2016 年背面攝像頭像素超過1000 萬的手機(jī)滲透率已經(jīng)超過 50%，預(yù)計到 2023

14、 年，千萬以上像素占比將近 80%。預(yù)計未來幾年，在中高檔手機(jī)中，4000-4800 萬像素手機(jī)將最受廠商親睞，2020 年 4000-4800 萬像素滲透率有望提升到 20%。圖 9：手機(jī)背面鏡頭像素中樞慢慢提升數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理一般衡量畫質(zhì)的因素包括清晰度、噪點(diǎn)、動態(tài)范圍、色域等，其中給人直觀感受最強(qiáng)的衡量指標(biāo)是照片的清晰度。在其他條件不變情況下，像素越高，圖片越清晰。但手機(jī)拍照成像效果最主要的決定性因素還是傳感器的大小，傳感器決定進(jìn)光量多少，大部分手機(jī)傳感器尺寸小于數(shù)碼相機(jī)，像素的提高都是在傳感器大小不變情況下，增加傳感器像素數(shù)量，這樣卻減小

15、了單位像素面積，容易出現(xiàn)噪點(diǎn)、動態(tài)范圍等指標(biāo)的下滑等現(xiàn)象。圖 10：手機(jī)傳感器尺寸普遍小于普通卡片相機(jī)圖 11：6400 萬像素下照片細(xì)節(jié)放大仍很清晰數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理數(shù)據(jù)來源：小米官網(wǎng)， 整理為解決“高像素、低圖效”帶來的問題，手機(jī)廠商在增加像素的同時也在盡量增大傳感器的大小。在 P20 Pro 中，華為“挑戰(zhàn)性的”將 1/1.7 英寸的CMOS 塞入手機(jī)，這個尺寸是當(dāng)年卡片機(jī)旗艦“佳能G15 的尺寸”。手機(jī)內(nèi)部空間狹小，這一設(shè)計曾帶來較大挑戰(zhàn)，但這一趨勢并沒有停止，mate30 pro 同時將 1/1.7 和 1/1.55 英寸的定制 CMOS 塞入手機(jī)，三攝區(qū)域明顯大于P30pro。

16、圖 12：手機(jī)傳感器尺寸不斷擴(kuò)大圖 13：mate30 pro(右)三攝區(qū)域明顯大于 P30pro數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理數(shù)據(jù)來源：小米官網(wǎng)， 整理近日小米新發(fā)的 CC9 PRO 采用后置五攝，分別為主攝+人像+超長焦+超廣角+微距，其中主鏡頭像素 1.08 億，配置的是目前業(yè)內(nèi)首次嘗試的 1/1.33的超大傳感器， 這既對手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間提出了挑戰(zhàn)，也對鏡頭和馬達(dá)也提出了更高的要求， 這款量產(chǎn)的億萬像素手機(jī)宣布手機(jī)鏡頭正式進(jìn)入“億時代”。圖 14：CC9pro 傳感器尺寸遠(yuǎn)大于其他手機(jī)傳感器圖 15：小米 CC9 pro 超高配五攝數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理數(shù)據(jù)來源：百家號/快科技， 整理一方面

17、安卓陣營在不斷提升手機(jī)像素配置，另一方面以蘋果為首的部分手機(jī)品牌并不拼像素戰(zhàn)，為保證畫質(zhì)，在提高傳感器面積的同時，相對控制像素提升的節(jié)奏，更加注重單位像素面積的大小，拍出來的效果更平衡，圖效更好。蘋果最新發(fā)布的 iPhone 11pro 主攝像使用了 1/2.55 英寸的 CMOS，相比安卓旗艦機(jī)型并沒有明顯優(yōu)勢，但其控制在 1200 萬像素的配置，保證了單位像素的大小，加上其超強(qiáng)算法，蘋果的拍照畫質(zhì)效果在 Dxomark 打分上獲得 117 分，僅次于小米 CC9pro 和華為 mate30。圖 16：蘋果手機(jī)攝像頭像素增速遠(yuǎn)“低”于安卓陣營數(shù)據(jù)來源：Yole， 整理從傳感器供應(yīng)商的出貨數(shù)據(jù)

18、也能驗(yàn)證下游手機(jī)廠商的“更大傳感器”的趨勢。根據(jù)的Techno Systems Research 的預(yù)測，2019 年下半年手機(jī)前后鏡頭的主攝傳感器滲透率最高的是 1200-1300 萬像素，占傳感器比達(dá) 21.7%。傳感器供應(yīng)商龍頭 sony 的高像素傳感器的占比遠(yuǎn)高于平均水平，這說明“更高像素”仍是下游集中度越來越高的龍頭手機(jī)廠商的共同選擇，高像素手機(jī)未來仍是會成為手機(jī)升級的大趨勢。表 2：龍頭傳感器廠商的高像素傳感器占比遠(yuǎn)高于平均水平數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理2.2 7P 成為旗艦標(biāo)配，可變光圈解決夜景拍照痛點(diǎn)除了傳感器之外，光學(xué)鏡片的質(zhì)量也是決定畫

19、面的重要因素。鏡頭一般由多個鏡片+間隔圈+鏡筒組成，理論上鏡片越多，光線的匯聚能力越強(qiáng)，鏡頭的解析力和對比度越高，成像效果越好，但手機(jī)鏡頭也會越厚，光線損失也會更嚴(yán)重。目前市場上大部分手機(jī)鏡頭是由 4-5 片鏡片組成，部分高端智能手機(jī)已經(jīng)采用 6 片及以上鏡片的配置。潛望式鏡頭技術(shù)的出現(xiàn)使鏡片數(shù)量不再受限于手機(jī)厚度， 預(yù)計未來鏡片數(shù)量的平均中樞會繼續(xù)上移，2019 年下半年預(yù)計 6P+鏡頭滲透率將超達(dá)到 28%。圖 17：手機(jī)鏡頭主要組成表 3：目前 5P+鏡片的鏡頭占比已經(jīng)超過 50%數(shù)據(jù)來源：華為官網(wǎng)， 整理數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理鏡片行業(yè)仍是以大立

20、光+舜宇的雙寡頭格局，二者市場份額占 55%。龍頭大立光2019 年 5%的增長，低于行業(yè) 15%的平均增長，市場份額也有所下滑，而舜宇不斷開拓新客戶，精耕細(xì)作，加上持續(xù)的高研發(fā)投入，其份額未來有可能逐漸追平甚至反超大立光。表 4：目前鏡片行業(yè)仍是大立光+舜宇雙龍頭格局（單位：Kps）數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理光圈的不可調(diào)節(jié)也是大多數(shù)手機(jī)拍照的一大缺陷。大小光圈各有利弊，大光圈能在光線不足時候增加進(jìn)光量，使人物在畫面中顯得突出，有很強(qiáng)的立體感，并做出景深的效果，小光圈在光線強(qiáng)度時候能把細(xì)節(jié)拍得更好。受手機(jī)的技術(shù)和體積限制，手機(jī)一直都是固定光圈，近年流行拍夜

21、景和虛化背景的人物特寫，手機(jī)廠商紛紛擴(kuò)大光圈增加進(jìn)光量，大光圈成為手機(jī)廠商一大噱頭。圖 18：光圈越小，景深效果越差圖 19：大光圈下景深小數(shù)據(jù)來源： 整理數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理目前手機(jī)仍無法像數(shù)碼相機(jī)那樣隨意調(diào)節(jié)光圈大小，市面上光圈可變的手機(jī)分兩種，一種是通過物理光柵調(diào)節(jié)光圈大小，以三星 W2018 為例，擁有 F1.5 與 F2.4 兩檔，光線好的時候，手機(jī)會切到小光圈即 2.4 那一檔，光線弱的時候，手機(jī)切到 1.5 那一檔。另一種是目前多攝手機(jī)采用的通過多個不同光圈的攝像頭進(jìn)行拍照，再通過算法去虛化修正合成一張照片，形成“調(diào)節(jié)光圈效果”。圖 20：三星 W2018 通過物理光柵調(diào)節(jié)光圈

22、數(shù)據(jù)來源： 整理市面上主流的景深大光圈手機(jī)帶來一些問題： 景深變短，焦深變短造成模組難度提高，而在高亮度環(huán)境下也容易高光溢出，無法呈現(xiàn)細(xì)節(jié)?！翱勺児馊Α钡膬煞N方案中物理光柵法目前只能調(diào)節(jié)到指定的兩檔光圈，后期算法優(yōu)化法則不夠完善， 放大后虛化的背景效果仍有改善空間?？紤]到光圈可調(diào)節(jié)功能將能大大改善拍攝效果，隨著 SMA 技術(shù)的成熟，通過 SMA 控制葉片來實(shí)現(xiàn)光圈調(diào)節(jié)將變成可能， 可變光圈未來有望成為旗艦機(jī)必備功能。2.3 OIS 馬達(dá)快速普及，SMA 成為下一個創(chuàng)新重點(diǎn)不論是最近廣受追捧的高速攝影功能，還是越來越多的鏡片數(shù)量，都對馬達(dá)提出了更高的要求，一方面在高幀率情況下，對馬達(dá)的拍照速度要

23、求更高，另一方面連續(xù)精準(zhǔn)對焦，馬達(dá)功耗也很高。VCM 主要類型包括Open Loop、Bi-Direction、Close Loop、OIS。目前開環(huán)VCM 技術(shù)最成熟，OIS 光學(xué)防抖技術(shù)成本較高，之前只用在數(shù)碼相機(jī)上，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各旗艦機(jī)型上。OIS 馬達(dá)手機(jī)通過鏡頭補(bǔ)償來抵消手的抖動，能降低拍攝圖像時抖動帶來的圖像模糊效應(yīng)，防止“手抖”提高成片率，提高夜景照片的拍照效果，也能大幅提高手機(jī)拍視頻的效果。圖 21：OIS 下拍照不受振動影響數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理根據(jù) Techno Systems Research 的數(shù)據(jù)，2018 年背面主攝鏡頭 OIS 市場滲透率約20%，而蘋果、三

24、星和華為三大品牌占 OIS 總份額的 95%，其他手機(jī)廠商因考慮成本因素暫未跟進(jìn)。有消息稱小米 2020 年的部分系列將采用雙 OIS 配置，考慮到目前三大品牌的背面非主攝鏡頭和其他安卓品牌的背面主攝 OIS 滲透率偏低， 預(yù)計到 2023 年非主攝鏡頭的OIS 應(yīng)用量也將看齊主攝鏡頭，OIS 的滲透率將快速提升。表 5：OIS 技術(shù)成本遠(yuǎn)高于普通 VCM 方案圖 22：未來幾年 OIS 滲透率將大幅上升數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research, 整理數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理受制于手機(jī)有限的內(nèi)部空間，傳統(tǒng)的電磁馬達(dá)很難支撐驅(qū)動越來越大的鏡

25、組作抖動補(bǔ)償。華為經(jīng)過與供應(yīng)商四年的合作研發(fā)，在P30 Pro 首次引入了 SMA 馬達(dá)， 依靠記憶金屬的加熱來提供推力，推力非常強(qiáng)，在實(shí)現(xiàn)光學(xué)防抖的同時滿足了結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。圖 23：SMA 馬達(dá)的優(yōu)勢明顯數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理此外，相比于普通的 OIS，SAM 抗摔且耗電小，能減少元器件觸點(diǎn)的數(shù)量，厚度薄且無電磁干擾，還能簡化設(shè)計生產(chǎn)流程和 BOM。近年來在鏡片數(shù)量不斷增加和傳感器體積不斷擴(kuò)大的趨勢下，鏡頭模組重量問題是所有智能手機(jī)都急需解決的問題，預(yù)計 SAM 技術(shù)未來會被大量應(yīng)用。3、借助算力優(yōu)勢，AI 助拍照超越單反數(shù)碼相機(jī)誕生以來，并沒有隨著技術(shù)的進(jìn)步而像手機(jī)那樣大幅“瘦身”，因?yàn)?/p>

26、好的成像效果是必須要配有體型較大的 CMOS 感光元件和高配的鏡頭。而輕薄的手機(jī)限制了感光元件的大小，鏡頭也不像單反相機(jī)那樣隨意調(diào)焦，手機(jī)目前就純拍攝能力來說仍不能匹敵數(shù)碼相機(jī)。圖 24：華為 P9 拍窗外夜景圖 25：尼康 D750 拍窗外夜景數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理iPhone 11 借助強(qiáng)大 A13 芯片，深度融合變相增加 cmos sizeA13 前所未有的運(yùn)算性能，在拍照上面體現(xiàn)淋漓盡致通過深度融合，實(shí)現(xiàn)三顆攝像頭同時工作。雖然主攝的 CMOS 1/2.5 的 size 沒有優(yōu)勢，但是通過將 ultra wide camera 和 tele cam 的三個 cmo

27、s 用算法融合， 類似于三顆 cmos 感光區(qū)域同時使用，變相增加了 cmos size。就夜景拍攝為例，手機(jī)的傳感器面積小導(dǎo)致了夜晚的進(jìn)光量不足，手機(jī)的夜景技術(shù)是在長曝光中一瞬間記錄多張照片，再利用多幀合成算法對多張照片進(jìn)行校準(zhǔn)疊加，合成一張曝光均衡的照片，這個跟 HDR 的原理類似，但算法會有不同。圖 26：HDR 采用的也是多幀合成數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理在超級夜景模式中，光學(xué)防抖、色彩調(diào)整和增強(qiáng)細(xì)節(jié)等算法也尤為重要。Iphone11 Pro 的夜景模式中，采用了防抖技術(shù)，將長曝光內(nèi)得到的多張照片進(jìn)行篩選，剔除模糊的照片，再利用其超強(qiáng)算法把留下的照片對齊調(diào)整對比度，精修顏色，補(bǔ)足細(xì)節(jié)，智能

28、去噪，生成一張夜景照片留在手機(jī)里。圖 27：iPhone 11 Pro 非夜景模式拍夜晚圖 28：iPhone 11 Pro 夜景模式拍夜晚數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理華為 AI 實(shí)現(xiàn)隔空操作華為 9 月份 mate30 發(fā)布會上公布了多種新交互操作，包括側(cè)面環(huán)控、AI 隔空操控、AI 隨心轉(zhuǎn)屏、AI 信息保護(hù)、多屏協(xié)同等。Mate30 前置攝像頭和 TOF，通過AI 算法創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)隔空手勢控制，用戶在雙手不接觸手機(jī)屏幕的情況下，可以實(shí)現(xiàn)滑動、截圖等各種操作。圖 29：華為 MATE30 實(shí)現(xiàn)隔空操作圖 30：吃大閘蟹用隔空控制手勢刷抖音數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整

29、理國內(nèi)智能手機(jī)在人機(jī)交互上除了語音交互外并無新的重大突破，而國外谷歌、亞馬遜和微軟等互聯(lián)網(wǎng)巨頭早已在紛紛布局手勢識別領(lǐng)域。有數(shù)據(jù)顯示，全球手勢識別與傳感器市場的復(fù)合年增長率約為 32.78%，預(yù)計到 2022 年規(guī)模將達(dá) 321.6 億美元。熱門的視頻 APP 中也有很多手勢識別的熱門應(yīng)用，如抖音中人物“比心”和“擺手”，通過傳感器識別手勢，通過算法，在視頻中給人物增加“星星”或者“控雨”的效果。此次華為的 AI 隔空操控一經(jīng)推出，“隔空控制手勢刷抖音的大閘蟹新吃法”迅速走紅，其熱度也反映了用戶對人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用的期待和歡迎程度。圖 31：抖音能識別用戶的手勢，給用戶增加各種特效數(shù)據(jù)來源： 整

30、理美國麻省理工學(xué)院的溫斯頓教授曾說：“人工智能 AI 就是研究如何使計算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作。”即機(jī)器獲得數(shù)據(jù)信息，提取和比較所獲取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行研究，并基于研究結(jié)果去執(zhí)行一系列相應(yīng)的自動處理流程。圖像數(shù)據(jù)在現(xiàn)實(shí)世界中所有數(shù)據(jù)中最直觀，獲得數(shù)據(jù)的 CMOS 圖像傳感器（CIS）在其中扮演的角色就尤其重要。Sony 的超低耗電傳感技術(shù)也為華為的隔空操作創(chuàng)造了可能，由于隔空操作功能理論上要求傳感器全天通電待機(jī)，這會影響手機(jī)的續(xù)航時間。Sony 的 imx588 傳感器能在無動作識別情況下保持僅 2mw 的低耗電模式，相比于其模式全開情況下60mw 的耗電量，sony 的超低電耗的 cmo

31、s 技術(shù)為華為的隔空操作技術(shù)解決了高耗電的問題。表 6：IMX588 非運(yùn)行模式下省電效果好模式電耗動作檢測（16*1230fps 8bit）2mW面部檢測（160*12010fps 8bit）10mWVGA（640*48010fps 8bit）20mW全模式（1600*120030fps 10bit）60mW數(shù)據(jù)來源：sony， 整理除了 AI 隔空操控之外，華為 Mate30 系列發(fā)布了更多革新交互的使用場景， AI 隨心轉(zhuǎn)屏能隨著人的臉部眼部的躺下而自動旋轉(zhuǎn)屏幕，AI 信息保護(hù)能在手機(jī)檢測到多人注視屏幕時折疊部分隱私信息。這些 AI 技術(shù)的應(yīng)用讓手機(jī)更懂用戶，讓用戶感受到手機(jī)能在人機(jī)交互

32、中有參與感。當(dāng)前 AR/VR 技術(shù)爆發(fā)在即，MATE 30 通過AI 實(shí)現(xiàn)隔空操作，也為后面的人機(jī)交互打開想象空間。借助 AI，手機(jī)擁有強(qiáng)大的后期處理能力近日換臉APP“ZAO”的一夜爆火也讓消費(fèi)者體驗(yàn)到 AI 的魅力，一個簡單的 APP，上傳一張自拍照片，用手機(jī)就能把自己“換臉”到各個影視劇中，獲得一個自己“主演”的幾分鐘的視頻。雖然視頻效果并不是特別完美，但獵奇心理讓 ZAO 的服務(wù)器多次被擠爆。圖 32：朱茵換臉楊冪，流量一個億數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理“ZAO”采用的 AI 換臉類似于 AI 摳圖，這個算法 2017 年就被創(chuàng)造出來，也被稱為 deepfakes 算法，主要分為五個步驟：視

33、頻轉(zhuǎn)圖片-提取臉部-訓(xùn)練模型-人臉替換-合成視頻，但如果想用電腦端運(yùn)行算法換臉，則需要強(qiáng)大的高性能 GPU、數(shù)據(jù)集、編程和 AI 知識等，總之需要專業(yè)人士用專業(yè)設(shè)備才能完成?！癦AO”的技術(shù)是比較粗糙的算法，一張照片做出來的效果也比較差。但其多幀合成的技術(shù)未來完全可以通過手機(jī)去實(shí)現(xiàn)。手機(jī)里面有用戶的多張照片和視頻信息，AI 可以充分利用這些素材進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，因?yàn)闃颖径?，手機(jī) AI 未來也必然能合成較高還原度的視頻?？傊謾C(jī)攝像頭在面臨硬件的先天不足情況下，憑借超強(qiáng)的算法和處理器算力， 在多種應(yīng)用場景下已經(jīng)彎道超車。隨著算法的升級，加上 AI 的助力，未來手機(jī)超越單反指日可待。二、輔助攝像頭重要

34、性凸顯1、蘋果主推 DTOF，安卓 ITOF 成熟，正式邁入 3D 時代在 AR/VR 等人工智能領(lǐng)域，對深度視覺的需求十分突出。與深度視覺匹配的深度攝像頭除了能夠獲取平面圖像以外，還要獲得三維的位置和尺寸信息。當(dāng)前技術(shù)下深度攝像頭可分為以下三類主流技術(shù)：結(jié)構(gòu)光、雙目視覺和 TOF 飛行時間法。結(jié)構(gòu)光TOF雙目視覺原理圖原理用投影儀投射特定的光信息到物體表面后及背景后,由攝像頭采集。根據(jù)物體造成的光信號的變化來計算物體的位置和深度等信息,進(jìn)而復(fù)原整個三維空間。傳感器發(fā)出經(jīng)調(diào)制的近紅外光，遇物體后反射，傳感器通過計算光線發(fā)射和反射時間差或相位差，來換算被拍攝景物的距離，以產(chǎn)生深度信息。安裝兩個攝

35、像頭，利用雙目立體視覺成像原理，通過兩個攝像機(jī)來提取包括三維位置在內(nèi)的信息進(jìn)行深度感知。深度精確度高略低居中抗干擾度抗干擾能力較弱抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力較強(qiáng)測量范圍測量距離居中可以測量遠(yuǎn)距離只能測量較近距離功耗中等低高軟件復(fù)雜程度中等較低很高分辨率較高低高表 7：三種方案對比數(shù)據(jù)來源： 整理雙目視覺方案因技術(shù)目前不完善，廠商采用比較成熟的方案是結(jié)構(gòu)光和 TOF， iphone X 中就是首次采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人臉識別，前置攝像頭中點(diǎn)陣投影器發(fā)射數(shù)萬個光點(diǎn)投影在用戶臉部，繪制出三維建模的立體面譜，紅外鏡頭則會讀取分析并進(jìn)行匹配對照。后續(xù)發(fā)布的安卓陣營的小米 8 和 OPPO find X 等也

36、采用結(jié)構(gòu)光方案。結(jié)構(gòu)光由于測距較近，而且對照明系統(tǒng)要求較高，目前比較成熟的應(yīng)用場景為面部解鎖，面部支付等面部識別相關(guān)應(yīng)用，難以拓展到AR、VR 等應(yīng)用上。TOF 技術(shù)憑借其不容易受外界光干擾、刷新響應(yīng)速度快和識別精度相對較高等優(yōu)勢，目前應(yīng)用廣泛，包括消費(fèi)電子（虛擬現(xiàn)實(shí)、人臉識別、體感交互）、新零售（手勢識別、客流統(tǒng)計、行為識別）、智能安防（人臉識別、行為分析等）、工業(yè)自動化（自動避障、測量測距、感知定位等）、醫(yī)療電子（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程交互等）和汽車電子（輔助駕駛）上。ToF 按照測量方式的不同可分為直接測量的方法 DToF 和間接測量的 IToF，前者是直接測量反射光到達(dá)傳感器的時間來計算物體的

37、距離，此方案目前技術(shù)較成熟， 成本也較低，適合手機(jī)廠商，間接 ToF （IToF） 基于返回波與發(fā)射波的相位差而非采用絕對時間來計算距離，該方案功耗低，但目前技術(shù)不太成熟，待技術(shù)成DToFIToF原理直接測量反射光到達(dá)傳感器的時間來計算物體的距離基于返回波與發(fā)射波的相位差計算距離優(yōu)點(diǎn)技術(shù)比較成熟，可以做到較高的集成度功耗更低，反應(yīng)速度較快缺點(diǎn)功耗較高，反應(yīng)速度較慢技術(shù)目前不成熟，電路復(fù)雜體積大，集成度低熟后有望替代DToF。 表 8：DToF 與 IToF 對比數(shù)據(jù)來源： 整理就手機(jī)來說，TOF 技術(shù)是比結(jié)構(gòu)光更適合的 3D 視覺成像技術(shù)，一方面 TOF 前置鏡頭也能應(yīng)用于面部解鎖等場景，而且

38、衍射的點(diǎn)比結(jié)構(gòu)光更多，另一方面其因?yàn)門OP 有效距離更遠(yuǎn)，傳感器模塊少，體積小，成本低，在應(yīng)用體驗(yàn)上更好，其后置的 TOF 預(yù)計將推動拍照進(jìn)入立體 3D 時代。圖 33：蘋果 X 結(jié)構(gòu)光應(yīng)用于面部識別解鎖圖 34：TOF 鏡頭手機(jī)未來 3D 應(yīng)用場景將更廣數(shù)據(jù)來源：科技新生活網(wǎng)， 整理數(shù)據(jù)來源：科技新生活網(wǎng)， 整理AR 技術(shù)主要是在真實(shí)世界里進(jìn)行內(nèi)容填充，后置 TOF 鏡頭更能方便在 AR 世界里 3D 建模再填充，提升 AR 的體驗(yàn)感。隨著 5G 時代 AR 技術(shù)的發(fā)展，TOF 技術(shù)在智能手機(jī)的滲透率將大幅提升。目前使用 TOF 的機(jī)型包括 vivo NEX，OPPO R17 Pro，華為P

39、30 Pro 等機(jī)型，蘋果預(yù)計將在2020 年推出TOF 鏡頭。根據(jù)Techno Systems Research 數(shù)據(jù)，2019 年采用 TOF 的智能手機(jī)滲透率預(yù)計 3%，預(yù)計到 2023年滲透率將達(dá)到 30%，成為中高端機(jī)型的標(biāo)配。圖 35：TOF 手機(jī)滲透率未來將大幅提升數(shù)據(jù)來源：Techno Systems Research， 整理2、潛望變焦?jié)B透率不斷上升、手機(jī)變焦能力不斷提升手機(jī)相機(jī)光學(xué)變焦能力差一直被攝影愛好者所詬病，變焦能力強(qiáng)，可以拍攝的物體越遠(yuǎn)。變焦分為光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦，相比于數(shù)碼變焦的直接把每個圖片的單位像素面積拉大，光學(xué)變焦通過改變鏡頭間的距離，實(shí)現(xiàn)變焦。數(shù)碼變焦在細(xì)

40、節(jié)處理上效果遠(yuǎn)弱于光學(xué)變焦。光學(xué)變焦分外變焦和內(nèi)變焦，外變焦類似于數(shù)碼相機(jī)的伸縮式鏡頭。三星早在2013 年推出的Galaxy S4 Zoom，攝像頭外伸拓展 10 倍焦距，但整個體型近乎相機(jī)尺寸，在防水防塵和輕薄程度上均與現(xiàn)代手機(jī)不匹配。內(nèi)變焦則是在不改變外部鏡頭的情況下，調(diào)整內(nèi)部鏡片之間的距離，這種方案問題在于手機(jī)的厚度限制了內(nèi)變焦的能力，之前主流的手機(jī)光學(xué)變焦能力僅 2-3 倍。圖 36：光學(xué)變焦效果遠(yuǎn)好于數(shù)碼變焦圖 37：Galaxy S4 Zoom 采用外變焦，外形過于厚重數(shù)據(jù)來源：科技新生活網(wǎng)， 整理數(shù)據(jù)來源：科技新生活網(wǎng)， 整理潛望式鏡頭出現(xiàn)前國內(nèi)手機(jī)主打的均為多攝鏡頭實(shí)現(xiàn)“偽變

41、焦”，以雙攝鏡頭為例， 即以兩個鏡頭拍出兩種焦距下的兩張照片，然后利用強(qiáng)大的算法對兩張照片進(jìn)行處理，視拍攝物體距離遠(yuǎn)近使用單一照片進(jìn)行數(shù)碼變焦或使用兩張照片合成變焦， 最后模擬出光學(xué)變焦的效果。雙攝變焦本質(zhì)上仍是定焦鏡頭，且如果變焦范圍大于兩倍，會極大損害畫質(zhì)。2017 年 OPPO 首次發(fā)布的 5 倍變焦專利，創(chuàng)造性采用潛望式攝像頭結(jié)構(gòu)。2019 年華為發(fā)布全球首個量產(chǎn)的潛望式鏡頭手機(jī)P30 Pro，可以達(dá)到 5 倍光學(xué)變焦，10 被混合無損變焦。潛望式鏡頭講原本豎著排放的攝像頭在手機(jī)內(nèi)橫向排放，并以特殊的光學(xué)三棱鏡讓光線折射進(jìn)入鏡頭組，實(shí)現(xiàn)成像，可以大幅度增加攝像頭的焦距，真正解決了手機(jī)相

42、機(jī)的光學(xué)變焦難題。圖 38：潛望式攝像頭解決光學(xué)變焦問題數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理潛望式鏡頭中的轉(zhuǎn)向棱鏡對折射率和防抖要求較高，需要是玻璃材質(zhì)，而非鏡片常用的塑料材質(zhì)，橫向排放的設(shè)計也讓手機(jī)鏡頭突破了鏡片數(shù)量的限制，但目前棱鏡的跌落穩(wěn)定性和鏡頭的良率仍有改善空間。2020 年華為榮耀系列、NOVA 和小米均有望使用潛望式鏡頭配置，出貨量有望破億。隨著技術(shù)的成熟，據(jù)群智咨詢的預(yù)計，2023 年潛望式鏡頭出貨量將 4 億部，潛望式鏡頭預(yù)計會成為智能拍照手機(jī)的必備賣點(diǎn)。圖 39：潛望式鏡頭智能手機(jī)未來幾年的銷量和增速預(yù)計數(shù)據(jù)來源：Sigmaintell， 整理3、Video Camera 成為下一亮點(diǎn)手

43、機(jī)流量降費(fèi)推動了“抖音”“快手”的直播時代的到來，根據(jù)極光大數(shù)據(jù)的2019年 Q1 移動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數(shù)據(jù)研究報告，中國移動網(wǎng)民 2019 年 Q1 在視頻直播上人均花費(fèi)時間占比是 25.5%左右，僅次于社交網(wǎng)絡(luò)。圖 40：2019 年移動網(wǎng)民 APP 人均使用時長數(shù)據(jù)來源：極光大數(shù)據(jù)， 整理直播時代催生了“全民網(wǎng)紅”的現(xiàn)象，用戶從單純的視頻觀看者轉(zhuǎn)身變?yōu)橹谱髡吆蛥⑴c者，多場景的視頻拍攝需求也對手機(jī)攝影性能提出新的需求。部分廠商迅速把拍攝技術(shù)提升方向轉(zhuǎn)到視頻拍攝，iphone11 和OPPO Reno2 將視頻拍攝處理視為重要技術(shù)突破口，OPPO 更是直接將 Reno2 被定位于“視頻手機(jī)”，華為

44、 MATE30系列也在高速攝影和暗光視頻等方面率先出擊。OPPO Reno2 通過OIS 光學(xué)防抖+EIS 電子防抖的 HIS 混合防抖技術(shù)，在高靈敏度陀螺儀的支持下，快速定位手機(jī)狀態(tài)并對手機(jī)畫面進(jìn)行補(bǔ)償，解決了手機(jī)拍攝視頻相的畫面不穩(wěn)等問題，拍攝運(yùn)動中的視頻手機(jī)畫面也不“抖”。此外這款視頻手機(jī)還支持降噪、人像虛化和視頻變焦等功能。華為的 MATE30 則在最新麒麟 990 處理器支持下實(shí)現(xiàn)超高速攝影，視頻攝像頭將7680 幀/秒的數(shù)據(jù)傳送給芯片，芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，抓住慢鏡頭的每一個瞬間。其暗光視頻功能在夜晚等噪點(diǎn)較多的場景使用其首發(fā)的雙域聯(lián)合視頻降噪技術(shù)，分離噪點(diǎn)并處理，夜景視頻擺脫光

45、線不足的問題。圖 41：華為 MATE30 視頻高速攝影每一幀都清晰圖 42：MATE30 視頻無懼黑夜（視頻截圖）數(shù)據(jù)來源：華為官網(wǎng)， 整理數(shù)據(jù)來源：網(wǎng)圖， 整理超高幀率的慢動作錄影需要硬件能以更高速的緩存來處理傳感器記錄的大量數(shù)據(jù)，以往堆疊式感光元件（2-Layer）的兩層結(jié)構(gòu)是由成像區(qū)域（Pixel Section）與處理回路（Circuit Section）所構(gòu)成，而 sony 的三層式感光元件則是在既有的兩層結(jié)構(gòu)之中加入了 DRAM 存儲器，使感光元件擁有自己的暫存區(qū)，讓這塊 DRAM 單獨(dú)處理所有錄制進(jìn)來的影像數(shù)據(jù)，進(jìn)而達(dá)到短時間內(nèi)處理大量資料的性能。圖 43：超高幀率是在原感光元

46、件中增加存儲器數(shù)據(jù)來源：科技新生活， 整理從文字到圖片再到視頻，技術(shù)的發(fā)展推動信息媒介的進(jìn)步。5G 時代基本特征是高速率、大容量和低延時，視頻傳播已經(jīng)不再被網(wǎng)速的限制，加上手機(jī)廠商的軟硬件實(shí)力的提升，手機(jī)攝影技術(shù)也在不斷進(jìn)步。未來在 AR 技術(shù)的催化下，視頻拍攝能衍生出更多玩法，手機(jī)視頻也必將變成諸多廠商競相爭奪的主戰(zhàn)場。三、定制化推動，鏡頭創(chuàng)新成為皇冠上的明珠1、鏡頭 P+G 將極大發(fā)揮塑料和玻璃鏡頭的優(yōu)點(diǎn)從材質(zhì)上看，鏡頭可分為塑料鏡片、玻璃鏡片和玻璃塑膠混合鏡片，玻璃透鏡透光性以及成像質(zhì)量要更好，但制作技術(shù)復(fù)雜，成本也更高，以大立光為代表的塑料鏡頭生產(chǎn)商克服了種種技術(shù)門檻，使塑料鏡頭也能實(shí)現(xiàn)高透光率。最終塑料鏡頭憑借技術(shù)成熟而且成本低，征服了諸多手機(jī)廠商，成為近年來的主流鏡頭。但塑料鏡片均勻度不及玻璃鏡片，對溫度的忍耐程度也較差，市面上的 G(玻璃)+P(塑料)混合的鏡頭方案，綜合二者的優(yōu)勢，能性能更穩(wěn)定的前提下降低成本， 主要應(yīng)用于監(jiān)控攝像頭、數(shù)碼相機(jī)和車載攝像頭中。材料特性透光率劣勢優(yōu)勢優(yōu)勢廠商塑料鏡片可塑性好、密度低、成型自由度大、但精度較低、材料不均勻最高可到 92%耐磨耐熱性差，精度低成本低，易塑形，質(zhì)量輕大立光、舜宇玻璃鏡片材料性能穩(wěn)定，溫度忍耐上下限較高，材料穩(wěn)定均勻最高可到 99%成本較高，良率較低材料性