2019-2020智能手机影像技术发展研究报告 1 目录 第一章智能手机影像应用行业现状 . 2 1.1 影像增强技术成为市场发展主旋律 . 3 1.1.1 长焦远摄和夜景摄影功能成为市场亮点 . 3 1.1.2 短视频社交风靡，“视频手机”概念凸显 . 4 1.1.3 前后摄像头升级，满足拍照刚需 . 6 1.2 生物识别技术仍是影响手机销售的核心配置 . 8 第二章 智能手机影像技术与应用变革 . 10 2.1. AI 影像增强创新发展现状 . 10 2.1.1 硬件层 . 10 2.1.2 算法层 . 14 2.2 生物识别将成为 5G 手机 AI 重要的应用 . 17 2.2.1 基于 ToF 和 3D 结构光的 3D 人脸识别与支付算法 . 17 2.2.2 指纹识别 . 19 第三章 前景与趋势 . 24 3.1 算法及方案芯片化、硬件化 . 24 3.1.1 AI 算法芯片化加速产品落地 . 24 3.1.2 指纹识别芯片的借势再起 . 25 3.2 手机摄像头模组领域创新动力充足 . 26 3.2.1 ToF 镜头将大幅增加 . 26 3.2.2 摄像头及传感器将持续创新 . 26 3.2.3 屏下摄像头 2020 年或将商用 . 28 3.2.4 潜望式摄像头将成为中低端手机的标配 . 29 3.3 总结 . 30 第一章 智能手 机 影像应用行业现状 当前，手机已成为人们日常工作和生活中不可或缺的设 备。无需携带现金或银行卡的移动支付、随时随地的移动客户端购物、日常生活的银行资金交易等应用场景，也让用户对手机的安全性和便捷性提出新的要求。同时，人工智能赋能智能手机的影像处理方案，尤其是让夜摄、自拍、直播的功能体验 随之显著提升，并逐渐成为消费者选购手机时的重要衡量指标。 如在夜拍时，人工智能技术能够弥补手机因低成本感光硬件带来的性能劣势，通过多帧降噪、强化暗部和弱光细节等算法， 缩短夜间摄影的反应时间，增强夜摄成像细节，降低拍摄操作难 度，提升成像反应速度等。在拍摄视频时，人工智能技术还能对 人或物体的边缘进 行精准辨别和智能锁焦，最终实现实时高画质 背景虚化效果。同时，人工智能技术还能通过对多源传感器信息 融合和防抖场景智能分析，将陀螺仪频率提高 2-3倍，从而更加灵敏地感应手机的运动状态，实现视频拍摄中的超级防抖。 从 2019年各大厂商新旗舰机型发布的趋势来看，国内手机行 业在影像应用领域的创新主要集中在 AI影像增强及生物识别领 域。 1.1 影像增强技术成为市场发展主旋律 进入 2019年，智能手机行业创新不断，亮点纷呈，以华为、 OPPO、小米等国内厂商为代表的高像素、大变焦机型层出不穷。 以图像及视频拍摄为代表的手机 AI影像增强技术成为市场创新 的主旋律，成为决定着手机能否快速赢得消费者认可的关键因素之一。 1.1.1 长焦远摄和夜景摄影功能成为市场亮点 2019年上半年，长焦远摄和夜景摄影是手机 AI影像应用创新 的两大主要方向。 华为在今年发布了旗舰机型 P30 Pro率先引领了 2019年手机 夜摄技术的发展。它采取了手机后置四摄方案，在潜望式长焦镜 头支持下，最高可实现 10倍混合变焦和最高 50倍的数字变焦。同 时，创新性地搭载了全新拜耳阵列设计的华为超感光传感器，以 黄色像素替换三原色中的绿色像素，进光量增加 40%，并在相机 算法重新构建、芯片与系统深度调试的基础上，取得不俗的暗光 表现力。 图 1 长焦镜头（图片来自于华为官网） OPPO Reno 10倍变焦版的 “潜望式结构”变焦功能的创新 让人眼前一亮。搭配有潜望式长焦镜头， OPPO Reno 10倍变焦版 “接棒式”实现了 16-160mm“全焦段” 覆盖，支持 10倍混合光学变焦，最高可实现 60倍数码变焦。 Reno 10倍变焦版还搭载了超画 质技术，通过复合多帧降噪与 HDR技术，为用户带来超越以往的夜景降噪、高光压制效果，夜景成像细节及效果成为亮点之一。 1.1.2 短视频社交风靡，“视频手机”概念凸显 2019年下半年，随着 “全民 vlog” 时代的来临，以快手、抖音 为代表的短视频社交开始风靡大江南北。各大手机厂商和算法供 应商开始把目光聚焦在视频拍摄领域，积极抢占手机 AI视频的风 口，开启视频手机的新赛道。 2019年 9月开始，各大手机厂商开始陆续推出新的当家机型， 如 OPPO Reno2、苹果 iPhone 11系列和华为 Mate 30系列。这些新 机型将视频拍摄功能提到一个非常重要的地位，不但在技术方面 大胆突破，为其置入相关的人工智能算法，以提升消费者的体验， 甚至将它们当成了其中一个主打卖点推向市场。由此可见，除手 机拍照功能外，丰富手机 AI视频的拍摄功能，已开始成为未来手机发展趋势之一。 OPPO Reno2提出了“视频手机” 的概念，这款于 9月 10日发布 的首款主打视频功能的手机，搭载 AI视频虚化、 Ultra Steady视频 超级防抖、视频降风噪、录音变焦以及傻瓜式的 soloop剪辑软件， 降低了消费者的视频制作门槛。 iPhone11 Pro Max 也将手机视频拍摄作为了一个新卖点。它 不仅支持四颗摄像头 （ 三颗后置 +一颗前置 ）的 4K 60fps视频拍 摄，还在视频防抖上做了明显的改进。具体来看，该机型包括前置摄像头在内的每一个摄像头，均支持 4K 60fps及防抖功能，让 用户在自拍和摄影过程中都能得到稳定、清晰的图像。同时，不 论是前置与后置摄像头拍摄的视频，均可以无缝衔接，极大地降 低了分辨率上的差异。此外，前置摄像头同样支持 FHD 120P，给自拍慢动作玩法带来了更多的乐趣。 华为 Mate 30 Pro搭载的电影镜头能够支持超高速数据读写 和传输能力，出众的硬件能力也得到业界广泛关注。为了提升视 频拍摄效果，此款在原有款型的基础上增加了一颗 1/5.4英寸的 4000万像素 RGGB电影 CMOS（ 3:2比例），支持 4K 60fps视频录 制， ISO高达51200，拍摄帧数最高可达 7680fps，能够实现超高速 视频录制。 三星 Galaxy Note10系列在视频拍摄和剪辑、 3D深度采集、桌 面拓展方面均有所提升：支持视频背景虚化；允许用户使用变焦麦克风捕捉视频所需的声音；支持超级稳定模式，减少摄像头拍 摄带来的晃动；支持 4K超高清分辨率、 HDR10+画面视频拍摄。 同时， 5G版本甚至配备了一套完整的智能编辑工具，支持插入 转场特效或字幕，改变速度，用 S Pen还可添加插图编辑多个视频，可以打造多样视觉效果。 vivo X30系列则开启了利用全焦段影像系统拍摄抖音视频 的新玩法。 vivo X30系列 5G手机，将其全焦段影像系统开放给抖 音。此前在多数情况下，手机只提供主摄像头给抖音调用，其他 镜头往往被闲置，但 X30系列拍抖音视频，用户还可以调用广角 镜头、人像镜头、潜望镜头等多个镜头，用户可以 自己挖掘和实 现更多创意玩法。 1.1.3 前后摄像头升级，满足拍照刚需 （ 1） 超高像素传感器再次升级 先是 6400万像素三星 GW1传感器成为市场新宠，再次拉响 了手机硬件的“军备竞赛” 。该传感器拥有 1/1.7英寸大底，单像素 尺寸为 0.8 m，拥有 ISOCELL Plus像素隔离、 Hybrid HDR等多项 行业领先技术，大大提升照片观感与出片率，为消费者带来“越级” 的拍照体验。随后， Redmi Note 8 Pro、 Realme X2、 vivo NEX3 均开始搭载6400万像素的多摄系统。 随后小米和三星的合作，也首次让手机传感器的像素突破了 1亿大关。双方联合推出的 ISOCELL Bright HMX传感器，像素高达 1.08亿像素，并将其运用在小米 MIX Alpha和小米 CC9 Pro上。 （ 2） 前置高清摄像头和算法助力夜景自拍效果提升 2019年以来， 3200万像素的前置高清摄像头开始成为旗舰手 机标配，如华为 nova6 5G、华为 nova5系列、小米 CC9 Pro、荣耀 20S、 realme X2等。在高清前置摄像头的硬件基础上，超级夜景 人像和超清自拍是其主打卖点，如华为 nova6 5G、华为 nova5系 列打造了“人像超级夜景” 的卖点，解决夜晚自拍噪点过多、画面 模糊的痛点，进一步增强了画面的清晰度、层次感、暗部色彩饱 和度，使夜景照片的颜色和细节看起来更准确生动。此外华为 nova6系列还加入了 800万像素 105° 超广角镜头，与前置 3200万像 素自动对焦镜头组成的双摄像头系统，解决了多人自拍时镜头范 围过窄的痛点，也给短视频和 vlog创作提供了更好的硬件和算法 支持。 在前置人像自拍方面，旷视打造的 AI影像增强算法能够充分 提升画面暗部亮度和纯净度，保留人像细节表现力，并助力多款 热门手机拿下DxOMark前置摄像头评测高分。 1.2 生物识别技术仍是影响手机销售的核心配置 生物识别技术依然是保障手机安全的核心配置，也是影响消 费者购机的主要因素。这其中最为核心的就是 3D人脸识别及解 锁和指纹识别技术。其中， 3D人脸识别算法仍是高端旗舰手机的 首选，屏下指纹识别则成为主打性价比方案手机的标配。 在人脸识别及解锁方面，通过高效的人脸识别算法，手机可以实现毫秒级的人脸解锁和金融级的人脸支付功能，配合 3D深度传感器，还可以进一步提高人脸识别的准确性和抗伪造能力， 真正实现解放双手，利用生物识别验证，完成解锁手机、支付验证等步骤。 3D人脸识别算法还可以应用于 AR和 3D体感游戏等突破性应用场景上。 荣耀旗舰机 Magic 2在两个红外感光镜头和一个散斑投射器 组成的 3D感光技术方案支持下，即使在昏暗光线下也能够为用 户提供有效识别的全天候 3D人脸解锁使用体验，能够有效支持 3D人脸金融安全支付功能，包括基于人脸的隐私保护、基于机主人脸特征识别的应用锁、基于机主人脸特征识别的文件保密柜、 3D人脸支付、 3D活体检测和全安全环境数据处理等功能。 2019 年 9月发布的 iPhone11系列和华为 Mate 30 Pro，均采用了 3D人脸 识别和解锁方案。这也表明 3D人脸识别和解锁方案仍然是未来 生物解锁的趋势。 从 2019年手机旗舰新品来看，被广泛使用的屏下指纹识别方