自夏普在2000年发布的J-SH04开始，手机的拍照功能既作为开发手机作为随身多功能乃至智能终端潜力的先驱，又逐渐风靡全球，如今已经成为了手机产品的必备功能和主要卖点。这样，对于消费者而言，了解手机摄像头相关基础知识自然是必要的，那就由笔者来扯几句吧。
相机的基本原理：
在说摄像头的各种概念之前，还是需要先了解相机的基本原理。
相机的工作原理，其实就是中学物理课上所讲的凸透镜成像原理。凸透镜有汇聚光线的性质，垂直于透镜中心平面也就是平行于主光轴的光线会被折射到焦点处，而直接通过光心的光线会直接透射，这样就可以确定像的位置，即来自物体本身的光透过透镜之后所汇聚的位置。如果物体的位置在二倍透镜焦距以外，那么就能在对面的一倍焦距和二倍焦距之间形成比原物体尺寸更小的像。这样，在像的位置上通过感光元件，也就是我们俗称的“底”去感受光线再将其信息记录下来，然后形成图像输出，一张照片就此形成。
（图片来自网络）
而后来所谓胶片相机和数码相机则就是通过底的不同来区分，前者是靠银盐感光胶片感光后形成底片，然后通过显影来洗出照片，由于其感光原理是物质性质的变化，并不可逆，因此胶片不能重复使用，且未使用不得曝光，最终被数码相机所取代。
胶片相机（图片来自网络）
数码感光元件：
那么数码相机的感光原理又是如何呢？其实就是光电传感器，和光敏电阻之类的东西份属同门，只是复杂精确得多。它负责将一瞬间的光信号转化为电信号从而记录下来，然后交给后面的图像处理器形成照片文件，然后输出。
数码相机工作原理（图片来自网络）
说完原理，就可以实际讲讲产品了。目前消费市场上能见到的感光元件有两种，一种是CCD传感器，中文叫电荷耦合元件；另一种就是大家更熟悉的CMOS传感器，中文叫互补金属氧化物半导体，用途非常广泛，作为图像传感器使用只是其中之一。二者相比，前者信号一致性较好，换句话说就是信噪比高，但成本大功耗高速度慢不易集成，故随着CMOS技术日渐进步，CCD越来越少，而在手机上，现在基本看不到使用CCD感光元件的产品。
（图片来自网络）
而对于购买手机的消费者而言，上面一段内容其实也没什么用，毕竟手机这边大家都是CMOS。选择产品需要在底上注意的，主要还是它的感光能力，对应的参数主要是尺寸，毕竟“底大一级压死人”，以及诸如背照式、ISOcell等其他有关技术。由于篇幅原因，这些技术将在下一篇文章中具体讲解。
像素、尺寸和画幅：
这些是底的基本参数，其中像素最好理解，硬件上是底的感光部分被分隔的最小完整单元，跟屏幕的像素很像。而表现到系统上就是相机最大能形成的照片尺寸，不过有些黑心厂商为了缩减成本，会使用插值算法将本身低像素的照片后期处理成高像素输出，就是经常所说的“插值像素”。
各种画幅的底（图片来自网络）
尺寸就是传感器本身的物理尺寸，和屏幕一样采用对角线长度来量化，其数值则写作分子为1的分数，比如1/2.3英寸，在行业的标准化进程下，形成了几个常见的规格，称为画幅，其中全画幅就是尺寸和胶片一样大的意思，不过对于手机而言过于遥远。同时，也和屏幕相同，底也有自己的比例，称为画幅比。
法兰距：
法兰距的概念和焦距相关，不过对于相机而言它是主要是机身的参数。法兰距的定义上，是指镜头安装的卡口和底的距离，换句话说就是由机身卡口所规定。前面讲了，有效成像的位置在镜头的一倍和二倍焦距之间，换句话说如果想拍照，就需要底出现在这个距离范围之内。而在实际工作中，底是不动的，距离的调整是通过移动镜头来实现，而镜头不会缩回到机身范围。换句话说，镜头和底的距离不会低于法兰距，这样就要求法兰距不能大于镜头的焦距，否则会出现较远的物体无法拍摄的问题。
红色的就是法兰距（图片来自网络）
一般而言，对于相机来说，法兰距越短，对于镜头的适配能力就越好，因为它可以通过转接环做大，却不能改小。微单、手机等是短法兰距的代表，而单反相机的法兰距则相对较长。
镜头：
就是成像原理那段讲的透镜，它的光学效应也会极大地影响成像效果，只是厂商们平时不怎么吹，因为他们手上并没有什么可吹的技术。手机上用的镜头，除了索尼高端使用自家的G镜头和苹果采用台湾大立光镜头之外，几乎都不为人所知晓，只是产品大多会采用模组厂商提供的镜头以便降低成本，比较多的是国内企业舜宇光学、欧菲光等等。
索尼引以为傲的G镜头
镜头的主要参数是焦段、光圈等。对于手机而言前者区别远不如相机那么大，大家都是定焦镜头，焦距的影响主要体现在广角上，焦距越短，视角越大，单画面能拍到更大的现实区域，就比如24mm比28mm更广角，不过太大也会造成画面畸变。
各种光圈规格（图片来自网络）
光圈大小会影响进光量，大光圈，即F后面的数值更小的，进光量会更高，但对照片边缘的画质有影响。
眩光（图片来自网络）
不过就这几个参数并不能很好地描述镜头素质，这还与很多其他因素，比如镜头镀膜质量等相关。镜头太差带来的常见问题主要是眩光、紫边、边缘画质劣化等。
紫边（图片来自网络）
至于手机常吹的5P、6P镜头其实并不是什么有用的参数，由于手机摄像头模组体积要求太苛刻，导致法兰距和镜头移动范围都过短，一般镜片没有那么大的屈光能力，只能通过几片镜片组成的镜头组去等效超短焦距的镜头。所谓6P并不表示比5P优越，甚至理论上讲，6P虽多一次滤光却也多一次折射，光线损耗反而更严重，当然，实际选购中，笔者建议不用去管它。
所谓的6P镜头（图片来自网络）
ISP和算法：
光线通过镜头并在底上成像之后，并非直接输出照片，而是要经过处理才行。这个工作就由ISP即图像处理器来负责，而直接由相机输出，并未经过其他处理的照片则称为直出照片。
富士通的ISP芯片（图片来自网络）
目前，我们对ISP性能的了解甚少，厂商的宣传大多只有几通道，表示其处理数据的带宽从而描述处理能力强弱而已。强大的ISP可以实现复杂的后期处理和诸如高速连拍、高码率视频录制等，当然对于手机而言压力太大的任务比如编码视频会交给CPU来做，不过基于硬件加速的原理，CPU干得越少会越快越省电。
很多优秀的拍照手机都采用了富士通提供的ISP（图片来自网络）
ISP的处理能力跟照片的画质并没有什么直接的关系，关键问题是它使用的处理直出照片的算法，它非常重要，测光、降噪、锐化、白平衡、色彩还原、HDR等等很多我们平时评测照相中很重视的项目都和算法关系巨大，地位就如同智能设备的操作系统一样，即便硬件再强，算法太差照样拍不成好片，而且对于大多使用自动模式的手机拍照来说更是尤其重要。索尼已经在连续好几代旗舰产品上证明了这一点，而普遍好评的厂商，比如三星、苹果等，大多也是依靠算法上的优势脱颖而出。
本篇的内容主要是摄像头的基本原理和组成，比较基础不过也最为重要，只有系统地了解相机的基础知识，才能真正理解如今厂商们嘴里哪些是靠谱的宣传，哪些是无聊的跑火车。希望本篇文章和接下来对于厂商嘴里各种高大上的技ying术xiao名词的解析能对各位选购手机甚至相机有所帮助。
,
