模擬開(kāi)關(guān)在智能手機(jī)變焦上的應(yīng)用

（文章來(lái)源：百家號(hào)）

隨著智能手機(jī)的迅猛發(fā)展，手機(jī)的拍照功能似乎已經(jīng)成為各大手機(jī)廠(chǎng)商的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)和營(yíng)銷(xiāo)點(diǎn)。

究其原因，除了日常的語(yǔ)音、掃碼等功能應(yīng)用，最大原因就在于很多手機(jī)用戶(hù)都習(xí)慣性用手機(jī)相機(jī)來(lái)記錄生活。依托于小體積屬性和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，手機(jī)拍照的便利性是專(zhuān)業(yè)相機(jī)無(wú)法比擬的。旗艦級(jí)手機(jī)的主攝像頭現(xiàn)在已經(jīng)有了非常不錯(cuò)的拍攝效果，但比之專(zhuān)業(yè)相機(jī)，還有很大的差距。其原因就在于微型攝像頭模組體積有限，以現(xiàn)有技術(shù)，幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)光圈和焦距的物理變化。

這些年，來(lái)自全球的智能手機(jī)廠(chǎng)商在拍照這方面投入了很大的精力，取得了很多不錯(cuò)的創(chuàng)新成果，拋開(kāi)一些花邊的玩法，其實(shí)這些創(chuàng)新都在往一個(gè)方向努力：無(wú)限縮減智能手機(jī)拍照和單反的差距（盡管還有很長(zhǎng)路要走）。

實(shí)現(xiàn)這三個(gè)小目標(biāo)，目前主要的解決方案分別是傳感器+拍照算法、AI摳圖算法、攝像頭。這三個(gè)小目標(biāo)中，前兩個(gè)已經(jīng)基本滿(mǎn)足普通手機(jī)用戶(hù)的拍照需求，唯有變焦，其實(shí)還有一些距離。說(shuō)起變焦，其實(shí)這也是智能手機(jī)拍照長(zhǎng)期存在的老大難問(wèn)題了。變焦分為光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦兩種。

光學(xué)變焦就是依靠光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦，即通過(guò)鏡片移動(dòng)來(lái)放大與縮小需要拍攝的景物，它是在通過(guò)鏡頭、物體和焦點(diǎn)三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。鏡頭焦距越長(zhǎng)，景物的成像也越大，換言之就是能拍到更遠(yuǎn)的景物，即能實(shí)現(xiàn)更大倍數(shù)的變焦，自然，它就需要鏡頭內(nèi)部鏡片和感光器件移動(dòng)空間更大。所以，實(shí)現(xiàn)變焦的倍數(shù)越大，鏡頭的體積也越大，在智能手機(jī)上裝上很大的鏡頭，這很困難，所以手機(jī)上基本不采用光學(xué)變焦。

在智能手機(jī)上，普遍采用的是數(shù)碼變焦，名為"變焦"，但焦距實(shí)際上并沒(méi)有發(fā)生改變，它是通過(guò)手機(jī)內(nèi)的處理器，增大原畫(huà)面兩個(gè)像素之間的距離，然后再根據(jù)對(duì)已有像素周邊的色彩進(jìn)行判斷，把傳感器上的一部份像素使用"插值"算法放大到整個(gè)畫(huà)面。這種手法就如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大，是對(duì)像素進(jìn)行有損裁剪為代價(jià)的，盡管數(shù)碼變焦會(huì)利用插值等方式來(lái)改善成像質(zhì)量，但圖像色彩和質(zhì)量卻大大下降。因此，數(shù)碼變焦在照片細(xì)節(jié)上和光學(xué)變焦的差距很大，尤其是對(duì)于遠(yuǎn)距離拍攝，這一劣勢(shì)會(huì)非常突出。

而雙攝甚至多攝手機(jī)的出現(xiàn)，為智能手機(jī)的變焦帶來(lái)了新的方向，也是目前主流的變焦方案。這種方案說(shuō)白了就是采用不同焦距的攝像頭，當(dāng)變焦達(dá)到該焦段時(shí)，切換攝像頭，其他過(guò)程仍以數(shù)碼變焦來(lái)代替。這是一個(gè)混合的變焦方案，并不是真正意義上的光學(xué)變焦，優(yōu)缺點(diǎn)都很明顯，優(yōu)點(diǎn)是達(dá)到固定的變焦倍數(shù)時(shí)，確實(shí)也是無(wú)損的；缺點(diǎn)嘛，除了固定倍數(shù)，其他仍然是有損的。

雖然從定義上，雙/多定焦攝像頭實(shí)現(xiàn)“光學(xué)變焦”本質(zhì)上并不是光學(xué)變焦，但是從結(jié)果上達(dá)到了輸出與光學(xué)變焦相同場(chǎng)景的效果。而局限于手機(jī)的特征，未來(lái)中短期內(nèi)智能手機(jī)光學(xué)變焦仍將在雙/多攝“光學(xué)變焦”上做創(chuàng)新。為了輸出更高倍數(shù)的無(wú)損照片，未來(lái)勢(shì)必會(huì)加入焦距更長(zhǎng)的長(zhǎng)焦攝像頭，再通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)與光學(xué)變焦素質(zhì)相等的變焦。

如前所述，手機(jī)變焦時(shí)需要在幾個(gè)攝像頭中切換，實(shí)現(xiàn)焦距從超廣角到長(zhǎng)焦的覆蓋，滿(mǎn)足用戶(hù)一機(jī)走天下的要求。這其中攝像頭的切換需要由MIPI開(kāi)關(guān)來(lái)完成。一般手機(jī)平臺(tái)的CSI(Camera Serial Interface)接口有限，不可能給每個(gè)攝像頭都分配CSI接口，通過(guò)MIPI開(kāi)關(guān)可以共享平臺(tái)的CSI接口。

在攝像頭和AP圖像信號(hào)處理單元(ISP)之間的傳輸線(xiàn)互連結(jié)構(gòu)(TLIS)中，插入的模擬開(kāi)關(guān)可被視為一個(gè)媒體信道，作為傳輸線(xiàn)互連結(jié)構(gòu)的一部分。作為傳輸線(xiàn)互連結(jié)構(gòu)的一種實(shí)現(xiàn)----印刷電路板(PCB)，是高速數(shù)據(jù)傳輸完整性設(shè)計(jì)中更重要、更困難的環(huán)節(jié)，需要盡量減少不連續(xù)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。

若傳輸線(xiàn)互連結(jié)構(gòu)被允許的最大衰減為-6dB，如果使用3.0GHz帶寬的開(kāi)關(guān)，那么在3.0GHz的頻率下，MIPI開(kāi)關(guān)的衰減為-3dB，則傳輸線(xiàn)互連結(jié)構(gòu)剩余部分允許的最大衰減僅為-3dB。但是如果使用4.5GHz帶寬的開(kāi)關(guān)AW35646，同樣在3GHz的頻率下，MIPI開(kāi)關(guān)的衰減僅為-2dB，則傳輸線(xiàn)互連結(jié)構(gòu)剩余部分允許的最大衰減為-4dB，為PCB的高速傳輸設(shè)計(jì)留下足夠的余量，滿(mǎn)足整個(gè)通道信號(hào)完整性的需要。