电子行业：5G时代光学引领手机创新主旋律

1、目录一、手机拍照从追赶单反到超越单反.- 4 -1、微小空间的魔法，多摄组合解决空间短板.- 4 -2、主摄亿像素时代，CIS、马达、镜头全面升级.- 8 -3、借助算力优势，AI 助拍照超越单反.- 15 -二、辅助摄像头重要性凸显.- 19 - 1、苹果主推DTOF，安卓ITOF 成熟，正式迈入 3D 时代.- 19 -2、潜望变焦渗透率不断上升、手机变焦能力不断提升.- 22 -3、Video Camera 成为下一亮点.- 24 -三、定制化推动，镜头创新成为皇冠上的明珠.- 26 -1、镜头P+G 将极大发挥塑料和玻璃镜头的优点.- 26 -2、屏下摄像头将能实现真全面屏.- 27

2、-四、投资建议.- 28 -五、风险提示.- 29 -图 1：手机摄像头的结构图.- 4 -图 2：华为P9 首次采用黑白+彩色双摄.- 4 -图 3：苹果 7PLUS 采用长焦+广角双摄.- 4 -图 4：手机背面多摄镜头占比迅速增加.- 5 -图 5：手机背面多摄镜头占比迅速增加.- 5 -图 6：三大品牌手机摄像头数量均快速提升.- 6 -图 7：前置摄像头多摄渗透率在慢慢提升.- 6 -图 8：多摄驱动下手机CCM 产业将重回快速增长渠道.- 7 -图 9：手机背面镜头像素中枢慢慢提升.- 8 -图 10：手机传感器尺寸普遍小于普通卡片相机.- 8 -图 11：6400 万像素下照片细

3、节放大仍很清晰.- 8 -图 12：手机传感器尺寸不断扩大.- 9 -图 13：mate30 pro(右)三摄区域明显大于P30pro .- 9 -图 14：CC9pro 传感器尺寸远大于其他手机传感器.- 9 -图 15：小米 CC9 pro 超高配五摄.- 9 -图 16：苹果手机摄像头像素增速远“低”于安卓阵营.- 10 -图 17：手机镜头主要组成. - 11 -图 18：光圈越小，景深效果越差.- 12 -图 19：大光圈下景深小.- 12 -图 20：三星 W2018 通过物理光栅调节光圈.- 13 -图 21：OIS 下拍照不受振动影响.- 13 -图 22：未来几年OIS 渗透

4、率将大幅上升.- 14 -图 23：SMA 马达的优势明显.- 14 -图 24：华为P9 拍窗外夜景.- 15 -图 25：尼康 D750 拍窗外夜景.- 15 -图 26：HDR 采用的也是多帧合成.- 16 -图 27：iPhone 11 Pro 非夜景模式拍夜晚.- 16 -图 28：iPhone 11 Pro 夜景模式拍夜晚.- 16 -图 29：华为 MATE30 实现隔空操作.- 17 -图 30：吃大闸蟹用隔空控制手势刷抖音.- 17 -图 31：抖音能识别用户的手势，给用户增加各种特效.- 17 -图 32：朱茵换脸杨幂，流量一个亿.- 19 -图 33：苹果 X 结构光应用

5、于面部识别解锁.- 21 -图 34：TOF 镜头手机未来 3D 应用场景将更广.- 21 -图 35：TOF 手机渗透率未来将大幅提升.- 21 -图 36：光学变焦效果远好于数码变焦.- 22 -图 37：Galaxy S4 Zoom 采用外变焦，外形过于厚重.- 22 -图 38：潜望式摄像头解决光学变焦问题.- 23 -图 39：潜望式镜头智能手机未来几年的销量和增速预计.- 23 -图 40：2019 年移动网民APP 人均使用时长.- 24 -图 41：华为 MATE30 视频高速摄影每一帧都清晰.- 25 -图 42：MATE30 视频无惧黑夜（视频截图）.- 25 -图 43：

6、超高帧率是在原感光元件中增加存储器.- 25 -图 44：手机屏幕为追求全面屏不断创新设计.- 27 -图 45：小米全面屏手机非拍照时刻展现一张整屏幕.- 27 -图 46：屏下摄像头手机将屏幕分成两块.- 27 -表 1：各大手机品牌多摄手机渗透率(单位：Kps) .- 6 -表 2：龙头传感器厂商的高像素传感器占比远高于平均水平.- 11 -表 3：目前 5P+镜片的镜头占比已经超过 50%. - 11 -表 4：目前镜片行业仍是大立光+舜宇双龙头格局（单位：Kps）.- 12 -表 5：OIS 技术成本远高于普通VCM 方案.- 14 -表 6：IMX588 非运行模式下省电效果好.-

7、 18 -表 7：三种方案对比.- 20 -表 8：DToF 与 IToF 对比 .- 21 -表 9：光学镜头两种镜片对比.- 26 -报告正文一、手机拍照从追赶单反到超越单反1、微小空间的魔法，多摄组合解决空间短板从夏普首次尝试在手机上配置仅 11 万像素的摄像头到现在各种三摄、四摄、超广角的旗舰机层出不穷，由于光学给用户带来的感受更直观，体验感强，因而光学创新成为各家手机厂商极力寻求突破的卖点，其在推动智能手机的更新换代中作用不可小觑。一方面，消费者会随着使用场景的变化，对手机的光学功能的效果期待越来越高，另一方面，用户对轻薄的要求又极度苛刻，手机厂商在激烈的竞争压力下不断进行软硬件优化

8、升级创新。决定手机拍照效果的因素很多，包括镜头、感光元件和算法等，但在手机相机功能出来早期，消费者近乎用像素代替画质效果，来评判手机的摄像头拍照能力优劣，手机厂商掀起“像素战”。受手机摄像头的感光元件的尺寸限制，太高的像素并不一定能带来的更好的成像效果。图 1：手机摄像头的结构图数据来源：网图， 整理多摄镜头使手机摄像技术对数码相机在部分功能上实现弯道超越。2016 年华为 P9 首次配双摄后置镜头，两个摄影头分别负责彩色跟黑白功能，拍照质量大幅上升， 从此开启多摄镜头新时代。苹果则在当年 9 月发布的 IPHONE7 PLUS 采用广角+ 长焦镜头，实现光学变焦。图 2：华为 P9 首次采用

9、黑白+彩色双摄图 3：苹果 7PLUS 采用长焦+广角双摄数据来源：网图， 整理数据来源：网图， 整理2018 年华为在 P 系列旗舰款中率先使用三摄镜头，配备 4000 万像素的主摄像头（彩色广角）+2000 万副摄像头（彩色镜头）+800 万的远摄摄像头（彩色长焦）， 暗光情况下更好成像，也一举拿下 DxOMark 114 分的拍照单项得分，而今年发布的 iphone 11 pro 也采取了均为 1200 万像素广角主摄+长焦副摄+超广角的三摄镜头。国内安卓阵营的三摄也成为旗舰款机的标配。多摄镜头中，可选摄像头包括主摄、景深、黑白、长焦、广角、超广角、夜视和TOF 等，各家厂商在多种镜头中

10、挑选并组合，配合各种组合对应的算法，达到接近光学变焦或是模拟光学焦段的效果。这样在控制手机厚度的同时，实现了增强画质，拓展焦段和人像虚化等功能，不管是夜景还是远景，手机的应用场景更加丰富，极大地提升了消费者的使用体验，多摄镜头的渗透率不断上升。图 4：手机背面多摄镜头占比迅速增加图 5：手机背面多摄镜头占比迅速增加数据来源：Techno Systems Research， 整理数据来源：Techno Systems Research， 整理双摄手机在 2016 年首发当年销量仅 7880 万部，但这一数据在 2017 和 2018 年分别迎来 239%和 98%的快速增长。而三摄手机更是首发后

11、的次年就出现几何级数的暴涨，2019 年预计三摄手机销售 3.1 亿部，同比大增 1095%，预计占当年手机销量的 22%。根据Techno Systems Research 的数据，2018 年全球智能手机多摄渗透率将达到 69%，手机摄像头的平均数量已经增长到 2.5 个，多摄已经不折不扣成为智能手机的标配。前三大手机品牌中，华为和苹果一直是多摄手机的领导品牌，2018 年 TOP3 在多摄手机中份额占比约 45%，布局稍落后的三星今年大量增加多摄的手机生产，预计今年将在多摄手机市场占比迅速提升到 21%，成为多摄手机龙头。图 6：三大品牌手机摄像头数量均快速提升表 1：各大手机品牌多摄手

12、机渗透率(单位：Kps)数据来源：Yole， 整理数据来源：Techno Systems Research，兴业证券经济与金融研究院整理除了后摄像头的多摄配置，部分厂商已经在推行前摄像头双摄甚至三摄镜头。但前置摄像头目前应用场景远没有后摄像头丰富，用户对其的要求也不高，前置摄像头多摄配置并非主流，2018 年前置多摄在智能手机渗透率占比 3.5%，预计到2023 年渗透率将提升到 7%。图 7：前置摄像头多摄渗透率在慢慢提升数据来源：Techno Systems Research， 整理多摄趋势下，手机摄像头模组产业会重获增长动能。根据 Yole 的数据，2017-2023 年智能手机增速 C

13、AGR=2.9%,智能手机已经进入基本饱和阶段，手机 CCM 产业收入在 4G 换机潮末期增速一度跌到 5%以下，但在多摄镜头的推动下，未来几年， 手机CCM 产业收入有望恢复 10%以上的增速，在 2024 年有望达到 348 亿美元。图 8：多摄驱动下手机 CCM 产业将重回快速增长渠道数据来源：Yole， 整理2、主摄亿像素时代，CIS、马达、镜头全面升级2.1 主摄像素狂飙，进入亿时代高像素意味着高清晰度，高像素一度曾是诸多厂商宣传手机的大卖点，众多厂商走上了“增加像素数量，减小单位像素面积”之路。2016 年背面摄像头像素超过1000 万的手机渗透率已经超过 50%，预计到 2023

14、 年，千万以上像素占比将近 80%。预计未来几年，在中高档手机中，4000-4800 万像素手机将最受厂商亲睐，2020 年 4000-4800 万像素渗透率有望提升到 20%。图 9：手机背面镜头像素中枢慢慢提升数据来源：Techno Systems Research， 整理一般衡量画质的因素包括清晰度、噪点、动态范围、色域等，其中给人直观感受最强的衡量指标是照片的清晰度。在其他条件不变情况下，像素越高，图片越清晰。但手机拍照成像效果最主要的决定性因素还是传感器的大小，传感器决定进光量多少，大部分手机传感器尺寸小于数码相机，像素的提高都是在传感器大小不变情况下，增加传感器像素数量，这样却减小

15、了单位像素面积，容易出现噪点、动态范围等指标的下滑等现象。图 10：手机传感器尺寸普遍小于普通卡片相机图 11：6400 万像素下照片细节放大仍很清晰数据来源：网图， 整理数据来源：小米官网， 整理为解决“高像素、低图效”带来的问题，手机厂商在增加像素的同时也在尽量增大传感器的大小。在 P20 Pro 中，华为“挑战性的”将 1/1.7 英寸的CMOS 塞入手机，这个尺寸是当年卡片机旗舰“佳能G15 的尺寸”。手机内部空间狭小，这一设计曾带来较大挑战，但这一趋势并没有停止，mate30 pro 同时将 1/1.7 和 1/1.55 英寸的定制 CMOS 塞入手机，三摄区域明显大于P30pro。

16、图 12：手机传感器尺寸不断扩大图 13：mate30 pro(右)三摄区域明显大于 P30pro数据来源：网图， 整理数据来源：小米官网， 整理近日小米新发的 CC9 PRO 采用后置五摄，分别为主摄+人像+超长焦+超广角+微距，其中主镜头像素 1.08 亿，配置的是目前业内首次尝试的 1/1.33的超大传感器， 这既对手机的内部结构空间提出了挑战，也对镜头和马达也提出了更高的要求， 这款量产的亿万像素手机宣布手机镜头正式进入“亿时代”。图 14：CC9pro 传感器尺寸远大于其他手机传感器图 15：小米 CC9 pro 超高配五摄数据来源：网图， 整理数据来源：百家号/快科技， 整理一方面

17、安卓阵营在不断提升手机像素配置，另一方面以苹果为首的部分手机品牌并不拼像素战，为保证画质，在提高传感器面积的同时，相对控制像素提升的节奏，更加注重单位像素面积的大小，拍出来的效果更平衡，图效更好。苹果最新发布的 iPhone 11pro 主摄像使用了 1/2.55 英寸的 CMOS，相比安卓旗舰机型并没有明显优势，但其控制在 1200 万像素的配置，保证了单位像素的大小，加上其超强算法，苹果的拍照画质效果在 Dxomark 打分上获得 117 分，仅次于小米 CC9pro 和华为 mate30。图 16：苹果手机摄像头像素增速远“低”于安卓阵营数据来源：Yole， 整理从传感器供应商的出货数据

18、也能验证下游手机厂商的“更大传感器”的趋势。根据的Techno Systems Research 的预测，2019 年下半年手机前后镜头的主摄传感器渗透率最高的是 1200-1300 万像素，占传感器比达 21.7%。传感器供应商龙头 sony 的高像素传感器的占比远高于平均水平，这说明“更高像素”仍是下游集中度越来越高的龙头手机厂商的共同选择，高像素手机未来仍是会成为手机升级的大趋势。表 2：龙头传感器厂商的高像素传感器占比远高于平均水平数据来源：Techno Systems Research， 整理2.2 7P 成为旗舰标配，可变光圈解决夜景拍照痛点除了传感器之外，光学镜片的质量也是决定画

19、面的重要因素。镜头一般由多个镜片+间隔圈+镜筒组成，理论上镜片越多，光线的汇聚能力越强，镜头的解析力和对比度越高，成像效果越好，但手机镜头也会越厚，光线损失也会更严重。目前市场上大部分手机镜头是由 4-5 片镜片组成，部分高端智能手机已经采用 6 片及以上镜片的配置。潜望式镜头技术的出现使镜片数量不再受限于手机厚度， 预计未来镜片数量的平均中枢会继续上移，2019 年下半年预计 6P+镜头渗透率将超达到 28%。图 17：手机镜头主要组成表 3：目前 5P+镜片的镜头占比已经超过 50%数据来源：华为官网， 整理数据来源：Techno Systems Research， 整理镜片行业仍是以大立

20、光+舜宇的双寡头格局，二者市场份额占 55%。龙头大立光2019 年 5%的增长，低于行业 15%的平均增长，市场份额也有所下滑，而舜宇不断开拓新客户，精耕细作，加上持续的高研发投入，其份额未来有可能逐渐追平甚至反超大立光。表 4：目前镜片行业仍是大立光+舜宇双龙头格局（单位：Kps）数据来源：Techno Systems Research， 整理光圈的不可调节也是大多数手机拍照的一大缺陷。大小光圈各有利弊，大光圈能在光线不足时候增加进光量，使人物在画面中显得突出，有很强的立体感，并做出景深的效果，小光圈在光线强度时候能把细节拍得更好。受手机的技术和体积限制，手机一直都是固定光圈，近年流行拍夜

21、景和虚化背景的人物特写，手机厂商纷纷扩大光圈增加进光量，大光圈成为手机厂商一大噱头。图 18：光圈越小，景深效果越差图 19：大光圈下景深小数据来源： 整理数据来源：网图， 整理目前手机仍无法像数码相机那样随意调节光圈大小，市面上光圈可变的手机分两种，一种是通过物理光栅调节光圈大小，以三星 W2018 为例，拥有 F1.5 与 F2.4 两档，光线好的时候，手机会切到小光圈即 2.4 那一档，光线弱的时候，手机切到 1.5 那一档。另一种是目前多摄手机采用的通过多个不同光圈的摄像头进行拍照，再通过算法去虚化修正合成一张照片，形成“调节光圈效果”。图 20：三星 W2018 通过物理光栅调节光圈

22、数据来源： 整理市面上主流的景深大光圈手机带来一些问题： 景深变短，焦深变短造成模组难度提高，而在高亮度环境下也容易高光溢出，无法呈现细节。“可变光圈”的两种方案中物理光栅法目前只能调节到指定的两档光圈，后期算法优化法则不够完善， 放大后虚化的背景效果仍有改善空间。考虑到光圈可调节功能将能大大改善拍摄效果，随着 SMA 技术的成熟，通过 SMA 控制叶片来实现光圈调节将变成可能， 可变光圈未来有望成为旗舰机必备功能。2.3 OIS 马达快速普及，SMA 成为下一个创新重点不论是最近广受追捧的高速摄影功能，还是越来越多的镜片数量，都对马达提出了更高的要求，一方面在高帧率情况下，对马达的拍照速度要

23、求更高，另一方面连续精准对焦，马达功耗也很高。VCM 主要类型包括Open Loop、Bi-Direction、Close Loop、OIS。目前开环VCM 技术最成熟，OIS 光学防抖技术成本较高，之前只用在数码相机上，目前已经广泛应用在各旗舰机型上。OIS 马达手机通过镜头补偿来抵消手的抖动，能降低拍摄图像时抖动带来的图像模糊效应，防止“手抖”提高成片率，提高夜景照片的拍照效果，也能大幅提高手机拍视频的效果。图 21：OIS 下拍照不受振动影响数据来源：网图， 整理根据 Techno Systems Research 的数据，2018 年背面主摄镜头 OIS 市场渗透率约20%，而苹果、三

24、星和华为三大品牌占 OIS 总份额的 95%，其他手机厂商因考虑成本因素暂未跟进。有消息称小米 2020 年的部分系列将采用双 OIS 配置，考虑到目前三大品牌的背面非主摄镜头和其他安卓品牌的背面主摄 OIS 渗透率偏低， 预计到 2023 年非主摄镜头的OIS 应用量也将看齐主摄镜头，OIS 的渗透率将快速提升。表 5：OIS 技术成本远高于普通 VCM 方案图 22：未来几年 OIS 渗透率将大幅上升数据来源：Techno Systems Research, 整理数据来源：Techno Systems Research， 整理受制于手机有限的内部空间，传统的电磁马达很难支撑驱动越来越大的镜

25、组作抖动补偿。华为经过与供应商四年的合作研发，在P30 Pro 首次引入了 SMA 马达， 依靠记忆金属的加热来提供推力，推力非常强，在实现光学防抖的同时满足了结构设计的需要。图 23：SMA 马达的优势明显数据来源：网图， 整理此外，相比于普通的 OIS，SAM 抗摔且耗电小，能减少元器件触点的数量，厚度薄且无电磁干扰，还能简化设计生产流程和 BOM。近年来在镜片数量不断增加和传感器体积不断扩大的趋势下，镜头模组重量问题是所有智能手机都急需解决的问题，预计 SAM 技术未来会被大量应用。3、借助算力优势，AI 助拍照超越单反数码相机诞生以来，并没有随着技术的进步而像手机那样大幅“瘦身”，因为

26、好的成像效果是必须要配有体型较大的 CMOS 感光元件和高配的镜头。而轻薄的手机限制了感光元件的大小，镜头也不像单反相机那样随意调焦，手机目前就纯拍摄能力来说仍不能匹敌数码相机。图 24：华为 P9 拍窗外夜景图 25：尼康 D750 拍窗外夜景数据来源：网图， 整理数据来源：网图， 整理iPhone 11 借助强大 A13 芯片，深度融合变相增加 cmos sizeA13 前所未有的运算性能，在拍照上面体现淋漓尽致通过深度融合，实现三颗摄像头同时工作。虽然主摄的 CMOS 1/2.5 的 size 没有优势，但是通过将 ultra wide camera 和 tele cam 的三个 cmo

27、s 用算法融合， 类似于三颗 cmos 感光区域同时使用，变相增加了 cmos size。就夜景拍摄为例，手机的传感器面积小导致了夜晚的进光量不足，手机的夜景技术是在长曝光中一瞬间记录多张照片，再利用多帧合成算法对多张照片进行校准叠加，合成一张曝光均衡的照片，这个跟 HDR 的原理类似，但算法会有不同。图 26：HDR 采用的也是多帧合成数据来源：网图， 整理在超级夜景模式中，光学防抖、色彩调整和增强细节等算法也尤为重要。Iphone11 Pro 的夜景模式中，采用了防抖技术，将长曝光内得到的多张照片进行筛选，剔除模糊的照片，再利用其超强算法把留下的照片对齐调整对比度，精修颜色，补足细节，智能

28、去噪，生成一张夜景照片留在手机里。图 27：iPhone 11 Pro 非夜景模式拍夜晚图 28：iPhone 11 Pro 夜景模式拍夜晚数据来源：网图， 整理数据来源：网图， 整理华为 AI 实现隔空操作华为 9 月份 mate30 发布会上公布了多种新交互操作，包括侧面环控、AI 隔空操控、AI 随心转屏、AI 信息保护、多屏协同等。Mate30 前置摄像头和 TOF，通过AI 算法创新实现隔空手势控制，用户在双手不接触手机屏幕的情况下，可以实现滑动、截图等各种操作。图 29：华为 MATE30 实现隔空操作图 30：吃大闸蟹用隔空控制手势刷抖音数据来源：网图， 整理数据来源：网图， 整

29、理国内智能手机在人机交互上除了语音交互外并无新的重大突破，而国外谷歌、亚马逊和微软等互联网巨头早已在纷纷布局手势识别领域。有数据显示，全球手势识别与传感器市场的复合年增长率约为 32.78%，预计到 2022 年规模将达 321.6 亿美元。热门的视频 APP 中也有很多手势识别的热门应用，如抖音中人物“比心”和“摆手”，通过传感器识别手势，通过算法，在视频中给人物增加“星星”或者“控雨”的效果。此次华为的 AI 隔空操控一经推出，“隔空控制手势刷抖音的大闸蟹新吃法”迅速走红，其热度也反映了用户对人机交互技术应用的期待和欢迎程度。图 31：抖音能识别用户的手势，给用户增加各种特效数据来源： 整

30、理美国麻省理工学院的温斯顿教授曾说：“人工智能 AI 就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”即机器获得数据信息，提取和比较所获取的数据，进行研究，并基于研究结果去执行一系列相应的自动处理流程。图像数据在现实世界中所有数据中最直观，获得数据的 CMOS 图像传感器（CIS）在其中扮演的角色就尤其重要。Sony 的超低耗电传感技术也为华为的隔空操作创造了可能，由于隔空操作功能理论上要求传感器全天通电待机，这会影响手机的续航时间。Sony 的 imx588 传感器能在无动作识别情况下保持仅 2mw 的低耗电模式，相比于其模式全开情况下60mw 的耗电量，sony 的超低电耗的 cmo

31、s 技术为华为的隔空操作技术解决了高耗电的问题。表 6：IMX588 非运行模式下省电效果好模式电耗动作检测（16*1230fps 8bit）2mW面部检测（160*12010fps 8bit）10mWVGA（640*48010fps 8bit）20mW全模式（1600*120030fps 10bit）60mW数据来源：sony， 整理除了 AI 隔空操控之外，华为 Mate30 系列发布了更多革新交互的使用场景， AI 随心转屏能随着人的脸部眼部的躺下而自动旋转屏幕，AI 信息保护能在手机检测到多人注视屏幕时折叠部分隐私信息。这些 AI 技术的应用让手机更懂用户，让用户感受到手机能在人机交互

32、中有参与感。当前 AR/VR 技术爆发在即，MATE 30 通过AI 实现隔空操作，也为后面的人机交互打开想象空间。借助 AI，手机拥有强大的后期处理能力近日换脸APP“ZAO”的一夜爆火也让消费者体验到 AI 的魅力，一个简单的 APP，上传一张自拍照片，用手机就能把自己“换脸”到各个影视剧中，获得一个自己“主演”的几分钟的视频。虽然视频效果并不是特别完美，但猎奇心理让 ZAO 的服务器多次被挤爆。图 32：朱茵换脸杨幂，流量一个亿数据来源：网图， 整理“ZAO”采用的 AI 换脸类似于 AI 抠图，这个算法 2017 年就被创造出来，也被称为 deepfakes 算法，主要分为五个步骤：视

33、频转图片-提取脸部-训练模型-人脸替换-合成视频，但如果想用电脑端运行算法换脸，则需要强大的高性能 GPU、数据集、编程和 AI 知识等，总之需要专业人士用专业设备才能完成。“ZAO”的技术是比较粗糙的算法，一张照片做出来的效果也比较差。但其多帧合成的技术未来完全可以通过手机去实现。手机里面有用户的多张照片和视频信息，AI 可以充分利用这些素材进行机器学习，因为样本多，手机 AI 未来也必然能合成较高还原度的视频。总之手机摄像头在面临硬件的先天不足情况下，凭借超强的算法和处理器算力， 在多种应用场景下已经弯道超车。随着算法的升级，加上 AI 的助力，未来手机超越单反指日可待。二、辅助摄像头重要

34、性凸显1、苹果主推 DTOF，安卓 ITOF 成熟，正式迈入 3D 时代在 AR/VR 等人工智能领域，对深度视觉的需求十分突出。与深度视觉匹配的深度摄像头除了能够获取平面图像以外，还要获得三维的位置和尺寸信息。当前技术下深度摄像头可分为以下三类主流技术：结构光、双目视觉和 TOF 飞行时间法。结构光TOF双目视觉原理图原理用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后,由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息,进而复原整个三维空间。传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息。安装两个摄

35、像头，利用双目立体视觉成像原理，通过两个摄像机来提取包括三维位置在内的信息进行深度感知。深度精确度高略低居中抗干扰度抗干扰能力较弱抗干扰能力强抗干扰能力较强测量范围测量距离居中可以测量远距离只能测量较近距离功耗中等低高软件复杂程度中等较低很高分辨率较高低高表 7：三种方案对比数据来源： 整理双目视觉方案因技术目前不完善，厂商采用比较成熟的方案是结构光和 TOF， iphone X 中就是首次采用结构光技术来实现人脸识别，前置摄像头中点阵投影器发射数万个光点投影在用户脸部，绘制出三维建模的立体面谱，红外镜头则会读取分析并进行匹配对照。后续发布的安卓阵营的小米 8 和 OPPO find X 等也

36、采用结构光方案。结构光由于测距较近，而且对照明系统要求较高，目前比较成熟的应用场景为面部解锁，面部支付等面部识别相关应用，难以拓展到AR、VR 等应用上。TOF 技术凭借其不容易受外界光干扰、刷新响应速度快和识别精度相对较高等优势，目前应用广泛，包括消费电子（虚拟现实、人脸识别、体感交互）、新零售（手势识别、客流统计、行为识别）、智能安防（人脸识别、行为分析等）、工业自动化（自动避障、测量测距、感知定位等）、医疗电子（增强现实、远程交互等）和汽车电子（辅助驾驶）上。ToF 按照测量方式的不同可分为直接测量的方法 DToF 和间接测量的 IToF，前者是直接测量反射光到达传感器的时间来计算物体的

37、距离，此方案目前技术较成熟， 成本也较低，适合手机厂商，间接 ToF （IToF） 基于返回波与发射波的相位差而非采用绝对时间来计算距离，该方案功耗低，但目前技术不太成熟，待技术成DToFIToF原理直接测量反射光到达传感器的时间来计算物体的距离基于返回波与发射波的相位差计算距离优点技术比较成熟，可以做到较高的集成度功耗更低，反应速度较快缺点功耗较高，反应速度较慢技术目前不成熟，电路复杂体积大，集成度低熟后有望替代DToF。 表 8：DToF 与 IToF 对比数据来源： 整理就手机来说，TOF 技术是比结构光更适合的 3D 视觉成像技术，一方面 TOF 前置镜头也能应用于面部解锁等场景，而且

38、衍射的点比结构光更多，另一方面其因为TOP 有效距离更远，传感器模块少，体积小，成本低，在应用体验上更好，其后置的 TOF 预计将推动拍照进入立体 3D 时代。图 33：苹果 X 结构光应用于面部识别解锁图 34：TOF 镜头手机未来 3D 应用场景将更广数据来源：科技新生活网， 整理数据来源：科技新生活网， 整理AR 技术主要是在真实世界里进行内容填充，后置 TOF 镜头更能方便在 AR 世界里 3D 建模再填充，提升 AR 的体验感。随着 5G 时代 AR 技术的发展，TOF 技术在智能手机的渗透率将大幅提升。目前使用 TOF 的机型包括 vivo NEX，OPPO R17 Pro，华为P

39、30 Pro 等机型，苹果预计将在2020 年推出TOF 镜头。根据Techno Systems Research 数据，2019 年采用 TOF 的智能手机渗透率预计 3%，预计到 2023年渗透率将达到 30%，成为中高端机型的标配。图 35：TOF 手机渗透率未来将大幅提升数据来源：Techno Systems Research， 整理2、潜望变焦渗透率不断上升、手机变焦能力不断提升手机相机光学变焦能力差一直被摄影爱好者所诟病，变焦能力强，可以拍摄的物体越远。变焦分为光学变焦和数码变焦，相比于数码变焦的直接把每个图片的单位像素面积拉大，光学变焦通过改变镜头间的距离，实现变焦。数码变焦在细

40、节处理上效果远弱于光学变焦。光学变焦分外变焦和内变焦，外变焦类似于数码相机的伸缩式镜头。三星早在2013 年推出的Galaxy S4 Zoom，摄像头外伸拓展 10 倍焦距，但整个体型近乎相机尺寸，在防水防尘和轻薄程度上均与现代手机不匹配。内变焦则是在不改变外部镜头的情况下，调整内部镜片之间的距离，这种方案问题在于手机的厚度限制了内变焦的能力，之前主流的手机光学变焦能力仅 2-3 倍。图 36：光学变焦效果远好于数码变焦图 37：Galaxy S4 Zoom 采用外变焦，外形过于厚重数据来源：科技新生活网， 整理数据来源：科技新生活网， 整理潜望式镜头出现前国内手机主打的均为多摄镜头实现“伪变

41、焦”，以双摄镜头为例， 即以两个镜头拍出两种焦距下的两张照片，然后利用强大的算法对两张照片进行处理，视拍摄物体距离远近使用单一照片进行数码变焦或使用两张照片合成变焦， 最后模拟出光学变焦的效果。双摄变焦本质上仍是定焦镜头，且如果变焦范围大于两倍，会极大损害画质。2017 年 OPPO 首次发布的 5 倍变焦专利，创造性采用潜望式摄像头结构。2019 年华为发布全球首个量产的潜望式镜头手机P30 Pro，可以达到 5 倍光学变焦，10 被混合无损变焦。潜望式镜头讲原本竖着排放的摄像头在手机内横向排放，并以特殊的光学三棱镜让光线折射进入镜头组，实现成像，可以大幅度增加摄像头的焦距，真正解决了手机相

42、机的光学变焦难题。图 38：潜望式摄像头解决光学变焦问题数据来源：网图， 整理潜望式镜头中的转向棱镜对折射率和防抖要求较高，需要是玻璃材质，而非镜片常用的塑料材质，横向排放的设计也让手机镜头突破了镜片数量的限制，但目前棱镜的跌落稳定性和镜头的良率仍有改善空间。2020 年华为荣耀系列、NOVA 和小米均有望使用潜望式镜头配置，出货量有望破亿。随着技术的成熟，据群智咨询的预计，2023 年潜望式镜头出货量将 4 亿部，潜望式镜头预计会成为智能拍照手机的必备卖点。图 39：潜望式镜头智能手机未来几年的销量和增速预计数据来源：Sigmaintell， 整理3、Video Camera 成为下一亮点手

43、机流量降费推动了“抖音”“快手”的直播时代的到来，根据极光大数据的2019年 Q1 移动互联网行业数据研究报告，中国移动网民 2019 年 Q1 在视频直播上人均花费时间占比是 25.5%左右，仅次于社交网络。图 40：2019 年移动网民 APP 人均使用时长数据来源：极光大数据， 整理直播时代催生了“全民网红”的现象，用户从单纯的视频观看者转身变为制作者和参与者，多场景的视频拍摄需求也对手机摄影性能提出新的需求。部分厂商迅速把拍摄技术提升方向转到视频拍摄，iphone11 和OPPO Reno2 将视频拍摄处理视为重要技术突破口，OPPO 更是直接将 Reno2 被定位于“视频手机”，华为

44、 MATE30系列也在高速摄影和暗光视频等方面率先出击。OPPO Reno2 通过OIS 光学防抖+EIS 电子防抖的 HIS 混合防抖技术，在高灵敏度陀螺仪的支持下，快速定位手机状态并对手机画面进行补偿，解决了手机拍摄视频相的画面不稳等问题，拍摄运动中的视频手机画面也不“抖”。此外这款视频手机还支持降噪、人像虚化和视频变焦等功能。华为的 MATE30 则在最新麒麟 990 处理器支持下实现超高速摄影，视频摄像头将7680 帧/秒的数据传送给芯片，芯片对数据进行快速处理，抓住慢镜头的每一个瞬间。其暗光视频功能在夜晚等噪点较多的场景使用其首发的双域联合视频降噪技术，分离噪点并处理，夜景视频摆脱光

45、线不足的问题。图 41：华为 MATE30 视频高速摄影每一帧都清晰图 42：MATE30 视频无惧黑夜（视频截图）数据来源：华为官网， 整理数据来源：网图， 整理超高帧率的慢动作录影需要硬件能以更高速的缓存来处理传感器记录的大量数据，以往堆叠式感光元件（2-Layer）的两层结构是由成像区域（Pixel Section）与处理回路（Circuit Section）所构成，而 sony 的三层式感光元件则是在既有的两层结构之中加入了 DRAM 存储器，使感光元件拥有自己的暂存区，让这块 DRAM 单独处理所有录制进来的影像数据，进而达到短时间内处理大量资料的性能。图 43：超高帧率是在原感光元

46、件中增加存储器数据来源：科技新生活， 整理从文字到图片再到视频，技术的发展推动信息媒介的进步。5G 时代基本特征是高速率、大容量和低延时，视频传播已经不再被网速的限制，加上手机厂商的软硬件实力的提升，手机摄影技术也在不断进步。未来在 AR 技术的催化下，视频拍摄能衍生出更多玩法，手机视频也必将变成诸多厂商竞相争夺的主战场。三、定制化推动，镜头创新成为皇冠上的明珠1、镜头 P+G 将极大发挥塑料和玻璃镜头的优点从材质上看，镜头可分为塑料镜片、玻璃镜片和玻璃塑胶混合镜片，玻璃透镜透光性以及成像质量要更好，但制作技术复杂，成本也更高，以大立光为代表的塑料镜头生产商克服了种种技术门槛，使塑料镜头也能实现高透光率。最终塑料镜头凭借技术成熟而且成本低，征服了诸多手机厂商，成为近年来的主流镜头。但塑料镜片均匀度不及玻璃镜片，对温度的忍耐程度也较差，市面上的 G(玻璃)+P(塑料)混合的镜头方案，综合二者的优势，能性能更稳定的前提下降低成本， 主要应用于监控摄像头、数码相机和车载摄像头中。材料特性透光率劣势优势优势厂商塑料镜片可塑性好、密度低、成型自由度大、但精度较低、材料不均匀最高可到 92%耐磨耐热性差，精度低成本低，易塑形，质量轻大立光、舜宇玻璃镜片材料性能稳定，温度忍耐上下限较高，材料稳定均匀最高可到 99%成本较高，良率较低材料性