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淺析手機中cpu、相機的部分參數

淺析手機中cpu、相機的部分參數

隨著科技和經濟的發展,手機已經成為現代人必備的工具,除了最基礎的通訊功能,手機如今也有了照相、上網、娛樂、支付等功能,可以說手機就像瑞士軍刀一樣多功能。

人們在選擇手機時,一般都會關注手機的質量、性能、相機、外觀。這篇文章,就談談筆者對手機中決定性能因素之一的cpu和相機的一些分析結果。

cpu

製程 簡單來講,手機晶元中的製程就是電路板中電路與電路之間的距離,這個可以體現集成電路的精細度,目前手機晶元的製程已經發展到10nm如:高通驍龍835、Exynos 8895。可以說,工藝製程越小,晶元體積也就小,功耗也越低,相對應發熱也就不容易。目前手機晶元主要的製程為:28nm、20nm、16nm、14nm。在目前一些中低端晶元晶元中28nm是非常常見的,28nm也是現在最成熟的生產方案之一,出貨量能達到很高要求,但28nm相對於比其更小的製程功耗相對較高,目前也只有台積電在28nm製程上的HPC+晶體管技術兼顧了高性能和低功耗,是28nm製程中最優秀的一種工藝。20nm作為一個過渡的階段,也曾出現在前幾年的高端晶元中,相比上一代28nm有了部分提升。目前,高端的晶元都會採用14/16nm的工藝製程,其實這兩種製程也是屬於同一級別,相比前幾代,發熱和體積都降了很多,也就有了去年的高通旗艦驍龍820、821,以及華為海思麒麟的960,這幾款晶元在性能上都非常強大,在提升性能的同時發熱量也大大降低。但在這裡要舉一個例子,在蘋果A9晶元生產中,其交給了兩間代工廠,一個是三星,一個是台積電,三星生產的A9晶元採用的是14nm FinFET技術,而台積電生產的則採用16nm FinFET技術,但在用戶的實際體驗中,台積電生產的16nm晶元無論在功耗還是穩定方面都完勝三星的14nm,那這又是為什麼呢,在台積電生產的晶元製程發展中,是從28nm、20nm、16nm、14nm,一步步發展來的,每一步都做了足夠的生產經驗積累,但三星是直接從28nm跳階到14nm的,對於FinFET技術這項新技術駕馭的成熟度還不夠,對良品率和漏電率控制的不好,導致功耗大,用戶體驗不好。對於製程,越低是越好的,其功耗相比高的製程能減低不少,手機的續航也會相對提高。

頻率 頻率的高低決定著cpu的性能,同時也決定著手機的功耗。對於頻率,要秉承一個原則:並不是越高越好,夠用就好。在廠商的噱頭宣傳中,消費中都會誤以為頻率越高越好,但其實不然,因為晶元的性能還要看晶元的架構、緩存以及前文提及的工藝製程等等。頻率越高,只能說明晶元單純處理一組數據的速度越快,但在處理數據時的方法,和相應的速度還要涉及其他方面。架構好就如同一個人解數學題的方法好,只需2步就能解完,而架構設計的不好就需要很多步,即使你速度再快,一直在走彎路,肯定不如走直線的快,緩存則好像解數學題前的準備一樣,算一道題,緩存好的一下就拿出了草稿紙和筆,緩存做的不好,就要翻箱倒櫃地去找,速度再快也不及一下拿出來算的快。並且,頻率提高需要增高對晶元的電壓,這樣就會消耗更多電量,續航也會降低,功耗與性能是不能兼備的,要根據自己實際的實用要求,選擇合適的頻率,不然就會出現性能過剩。

核心數 多核心的設計,是為了滿足用戶在不同使用情況下需要不同晶元性能。而這也成為了許多廠商的噱頭,什麼真八核,十核處理器等等,可以很肯定的說,cpu核心數不是越高越好!作為cpu中以強大著稱的蘋果處理器,最新的A10也只是4核,A10之前的處理器也都只有2核,但即使是只有4核,也能秒殺10核的,再觀去年代表安卓手機中最強的cpu高通驍龍820/821,也是只有4核,這就足以說明核心數不是越高越好。同時,廠商宣傳的頻率,其實只是幾個核心當中最高的頻率而已,比如高通驍龍最新旗艦830是有8核其中4個大核2.45GHz4個小核1.9GHz,華為海思麒麟最新旗艦960也是8個核,其中4個A73架構的大核2.4GHz和4個A53架構的小核1.8GHz。設計這些大小核的作用就是為了應對不同的使用場景,當用戶處在聊天上網這些對性能要求不高的場景當中,就主要使用小核,大核以很低的頻率運行著,當用戶在運行大型遊戲,跑分等場景時,大小核都會頻率根據需求達到最高,使用戶的體驗流暢。這樣的大小核調控,稱為cpu的省電機制。但一些晶元廠商,將省電機製做的「太好了」,比如前面提及的十核處理器是聯發科的X20,有2個A72架構的大核2.5GHz和4個A53架構的大核2.0GHz還有4個A53架構的小核1.4GHz,這樣的參數看起來貌似很強勁,但殊不知其性能最強勁的兩個A72的大核在平時都不工作,就連大型遊戲運行時也不積極,只在跑分測試中才會出來,平時都只讓幾個小核跑,並且大核開了之後,發熱也大大增大,為保護晶元就會鎖核,大核也就又不工作了,所以實際體驗沒有達到應該達到的水平。

相機

光圈 手機相機中其中一個重要的參數就是光圈,很多人也少了解到這個,但這也是比較重要的一項參數。光圈用f來表示,f後面的數值越小,光圈越大,進光量越多,畫面比較亮,主體背景虛化越大;f值越大,光圈越小,進光量越少,畫面比較暗,主體前後越清晰。在白天,因為已經有足夠的光線,光圈小的手機成像就會好,但在夜晚就需要大的光圈使得進光量更充足,所以,光圈越大的相機更適合夜景。目前手機相機中光圈主要分為f2.2、f2.0、f1.8、f1.7,其中最大的是三星S7和S8,都為f1.7大光圈,所以其成像的素質也是非常高,在夜景、白天以及弱光條件的表現下都是非常出色的。

像素 相機中像素也是成像好壞的關鍵,但這裡要說明的一點還是,不是像素越高越好!因為像素越高,只是放大之後細節越清晰,但印刷出來的照片只需500萬像素就足夠了,除非照片的尺寸需要更大,並且許多專業的單反設備也就只有1200萬像素,蘋果一貫優秀的成像在之前的幾代手機的相機中也就只有800萬像素,比許多國產手機廠商的1300萬像素1600萬像素好上幾倍。並且高像素的照片佔用存儲空間大,裝不下更多的照片。像素高還有一個致命的缺點,就是在夜晚拍照中,如果控制不好,會有許多噪點,成像質量大大下降,比如:在夜景拍攝中,大像素如果處理不好天空會變得不純凈,出現許多噪點,讓人感覺很模糊,成像質量大大下降。這都是像素大的壞處。所以不要以為像素大相機就一定好,手機相機1200萬已經足夠了,如果廠商控制不好成像,像素越高反而會成為成像累贅。

ISP 手機相機成像的好壞除了要有一個好的感測器(cmos)還要有一個好的影像處理晶元(ISP)。感測器負責將要拍的景象攝入,再通過ISP的處理,最後得到手機相冊中的照片,感測器的好壞在這裡先不說,但在同一感測器的情況下,ISP是決定成像的關鍵。廠家好的成像演算法,就使得在自動模式下的相機能有更好的銳度、色彩和降噪表現,能控制好對焦、白平衡、ISO。比如三星S7的相機,除了用上向SONY定製的IMX260感測器,擁有超大光圈以及單像素尺寸達到1.44微米,還有引入了Dual Pixel雙像素技術,這項技術是在單反和無反相機上已經得以應用的相位檢測技術,使得其成為手機拍照的新一巔峰。這都歸功於他強大的演算法以及強大的硬體支持。蘋果新一代手機iphone7Plus中使用的雙攝,和同樣使用雙攝的一些國產手機相比,其人像拍攝虛化效果都比國產的要好,就是因為其強大的ISP,專業的演算法,使得其成像質量優秀。所以,一款好的相機,其ISP的演算法非常關鍵,廠商的優化一定要做到極致,用戶的體驗才能更好。

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這些只是才疏學淺的我的一些個人看法,僅供參考,或者你去嘲笑,批評,任君選。也是第一次寫,為了學校的創新論文大賽,喜歡手機所以就寫寫吧,畢竟知道的還不夠許多大神多,可能還有些錯誤,或者認識不足的地方,請儘管指出。【抱拳】

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