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智慧型手機市場競爭激烈 相機設計良窳攸關成敗

智慧型手機爆炸性地被採納,一方面為中國大陸的原始設備製造商(OEM)提供龐大的商機,同時也帶來獨特的挑戰。由於受歡迎程度越來越高,需求將越來越大,原始設備製造商和智慧型手機設計者面降低設備成本,同時還要為各種運行Android作業系統的智慧型手機提供差異化的巨大的壓力。
為了充分利用這個機會,同時克服由於降低智慧型手機實際成本所帶來的挑戰,中國大陸智慧型手機設計師和設計經理須要檢查智慧型手機的每一個子系統,包括評估元件成本、易於開發程度、可生產程度,以及各種消費者所需要功能的價值。行動手機相機設計,以及在感測器技術和圖像處理技術等相關領域的進展,主要集中在如何提供成本較低的設備,但同時擁有消費者需要的功能和特性這兩方面。

同樣重要的是,消費者將不會容忍那些成本較低,但是不具備定義此類設備基本能力或功能的智慧型手機。換句話說,關鍵的競爭優勢可能會在更高品質的功能,以500~800萬畫素的圖像感測器為例,由於它們功能強大,正在驅動一些全新應用。

把握商機 手機廠商各展所長

在中國大陸,乃至世界其他地區的消費市場,無疑有龐大的商機。這些市場須具備全部功能的智慧型手機,零售價格大約是150美元。根據業已公布的報告,市場調查機構Arete Research分析師 Richard Kramer近日表示,低成本智慧型手機或許就會在未來兩年內取得整體智慧型手機銷售市場58%的市占率。Richard Kramer還認為,以中國大陸為代表的市場將享有最快的成長速度。

另一市場調查機構國際數據資訊(IDC)在今年3月的報告中指出,預計全球智慧型手機市場在2011年成長約49.2%,達到四億五千二百萬支。IDC還預測,全球智慧型手機市場在2015年出貨量將達到九億二千五百七十萬支。更具體而言,根據已公布的報告,智慧型手機在中國市場2011年將達到三千萬支,在2015年將接近九千八百萬支。

Google的Android作業系統越來越受歡迎,而且至少在大多數情況下是免費的,這在相當大程度上使智慧型手機開發和銷售更加容易和自由。實際上,Android作業系統已經使具有很少或者根本沒有軟體開發經驗的手機代工廠商能夠與任何智慧型手機製造商競爭,而且這種趨勢會繼續加強。

今年4月,市場研究公司Gartner預測,使用Android系統的智慧型手機在2012年將占整體智慧型手機市場的49%。Gartner首席分析師Roberta Cozza表示,由於供應商提供採用Android作業系統的設備繼續爭奪市占率,價格將進一步下跌,這有利於消費者採用。Android在高階市場的地位將保持強勁,但從長期來看,其最大出貨量機會將是在中到低價位的智慧型手機市場,尤其是在新興市場。

大中華區智慧型手機OEM大舉進軍

大中華區,特別是中國大陸的智慧型手機原始設備製造商,擁有能夠與全球其他任何地區代工廠商匹敵的工程和製造能力,也希望有機會在全球智慧型手機市場爭奪更多市占率。

正如上文提到,Android的採用有效地消除過去由軟體發展構成的障礙,使許多像華為和中興通訊等大陸代工廠商登上世界舞台(圖1)。

圖1 華為(左)和中興(右)已經積極進軍Android手機市場,並推出幾款新型產品。

根據已經發布的報告,華為計畫在2011年實現六千萬支的手機出貨量,比2010年多出一倍。

華為策略和市場行銷長徐昕泉對媒體表示,在全球的Android手機市場上,華為已經在前五名。而華為今年智慧型手機的銷售目標是十二至十五萬支,大約占該公司手機出貨量的20~25%。該公司計畫在未來3年內成為全球第三大行動電話製造商。

這裡舉另外一個例證。根據市場研究公司IDC的報告,中興是世界第五大智慧型手機製造商,2011年第一季的智慧型手機出貨量為一千五百一十萬支,約占整體市場的4.1%。為進一步加強市場地位,中興今年3月推出四款全新Android手機,包括ZTE Mercury、Racer、Blade和Smooth。

低成本全功能智慧型手機面臨設計挑戰

至少某種程度上,在中國大陸市場和全球其他地區銷售數百萬支智慧型手機的機會受限於設備的開發成本,須要將其物料清單(BOM)降低到80美元或更低。

分析師Richard Kramer指出,在短短兩年內智慧型手機的BOM可低至60美元。在這個價格水平,那些過去由於價格原因而沒有購買智慧型手機的消費者絕對會進入市場,以期取得智慧型手機的功能和連接性。

2010年12月由Zol出版的一分報告顯示,定價300美元以下的智慧型手機已占據中國大陸整體市場的半壁江山,未來發展趨勢是價格更低的智慧型手機,其中以售價為150美元以下的智慧型手機發展最快。如果成本是唯一考慮因素,中國大陸手機代工商憑著改善硬體設計和提供價值最大化的優勢,肯定會領先於世界。

但事實並非如此,因為智慧型手機消費者要求具有數位相機(DSC)品質的照片拍攝能力,更多功能和特點,高品質影片以及高解析度觸控螢幕,優秀的網路性能和處理能力。

隨著越來越高比例的智慧型手機採用Android作業系統,結果造成智慧型手機的同質化(Commodization),消費者漸漸不再單純因為智慧型手機作業系統來選擇某個產品。在這種情況下,額外的附加功能和上述討論的能力,將成為消費者區分廉價智慧型手機的標準。換句話說,僅僅在這些低成本智慧型手機擁有與價格較貴的手機類似的功能時,消費者才有可能購買。

中國大陸代工廠商的設計工程師和工程經理必須非常謹慎地對待降低BOM成本,而應該更加關注功能和性能,這才是智慧型手機的賣點。對於諸如相機等驅動下一代Android應用的視覺功能,將是非常明顯的特性。

相機品質能力將為差異化關鍵

有大量證據顯示,智慧型手機的相機對於消費者非常重要,相機的性能將對消費者最終會購買哪款產品有很強的影響力。

例如,在2010年7月,Pew Research研究報告顯示,接受調查的成年人中76%使用他們的行動電話相機。相比之下,72%用戶發文字簡訊,38%的用戶用手機瀏覽網際網路。同一項調查發現,34%的用戶使用他們手機來錄製影片。2011年3月的最近一項GSMArena照相手機使用情況報告認定,98%的受訪者或多或少,都曾經使用其相機手機。

500~800萬畫素相機將成新門檻

Android的龐大應用市場已經催生出超過二十萬個免費和付費應用程式,以及大約程式師需要的四十五萬行程式碼。全新Android應用領域中一個最重要例證的是擴增實境(Augmented Reality)。擴充實境應用程式使用全球衛星定位系統(GPS)資料、網際網路應用程式介面,以及智慧型手機的相機輸入,為Android用戶提供有關其周圍環境的即時資訊。

這些擴增實境應用包括遊戲、公用事業和商機搜尋(Deal-finder)等等,這將需要500~800萬畫素智慧型手機相機,以便擷取足夠的圖像細節,並能夠提供豐富的擴增瀏覽體驗。

這些各種各樣應用中的一個例子,是業界推出的Wikitude擴增實境瀏覽器(圖2)。一個地區性交易網站也針對Android應用提出一項計畫,用戶可在餐館或零售商的店面拍照,以便可以得到促銷券或者折扣。對於這些應用感興趣的智慧型手機消費者將不會願意以任何價格購買智慧型手機,除非這些手機包括500~800萬畫素相機。

圖2 擴增實境瀏覽器Wikitude是先進Android應用的例證

提高解析度與圖片品質

新一代智慧型手機用戶都希望擁有500~800萬畫素相機拍攝照片和高品質影片,這已經是一個在行動電話市場至少出現了幾年的趨勢。

為滿足這種需求,重要的是須要檢查感測器製造商正在採用的技術是否能夠在各種照明條件下都能夠得到良好的圖像品質,因為智慧型手機用戶都希望用他們的相機在戶外光線明亮的環境,以及在光線昏暗的條件下都能夠拍好照片。

例如,Aptina採用其A-Pix的技術,以提高量子效率,降低互補式金屬氧化物半導體(CMOS)圖像感測器的串擾。這種畫素技術採用先進的導光體,深度光電二極體,在65奈米(nm)製程下改善畫素性能和整體圖像品質。採用A-Pix技術的CMOS圖像感測器結合經過使用驗證的半導體製造製程技術,可獲得在性能和成本效益等方面的優勢。

採用具有成本效益優勢並提供更好圖像品質的感測器技術,有助智慧型手機用戶在一個不太昂貴的手機上體驗真正高解析度相機,這將是未來市場發展的長期趨勢。

預調整功能提升手機價值

行動手機,特別是智慧型手機,正開始融合並直接與數位相機競爭。從設計和開發的角度來看,在智慧型手機設計中整合數位相機功能,並不一定需要過多的成本或開發時間。

一些半導體公司提供訊號處理解決方案,其中某些可被認為是系統單晶片(SoC)。例如,Aptina擁有一個成像輔助運算器,用來錄製高品質影片,提供數位相機模式、功能和演算法等等,並消耗很少的電力,因而可延長電池使用壽命。輔助運算器也無需昂貴的額外記憶體要求,同時輔助運算器也經過預先調整,隨時可以進行設計整合。這種預先調整可節約工程師的前期成本,同時也可以減少在製造過程中的成本。以這種方式,成本相對較低的智慧型手機可以配備功能強大的相機功能,使其在市場上非常有競爭力。

此外,經由這種預調整輔助運算器和感測器解決方案,圖像感測器與圖像處理器所需的相機圖像品質、色彩調整和其他調整等都已經預先設定好,可以輕鬆地整合到智慧型手機設計。

圖3 Aptina輔助運算器方案使智慧型手機具有臉部辨識功能
從該解決方案提供的功能角度看,在每秒30幀速率下,可提供與數位相機類似的最多十個人的臉部辨識能力,或者加入微笑和眨眼辨識(圖3)。其中,輔助運算器發送給主處理器針對每個人的合適的微笑和眨眼元素,這些元素是在預覽或快照模式下得到。這些設備甚至可以用來設定在觀景框中所有人都露出笑臉時進行自動拍攝。上述僅僅是一些非常炫酷的功能,可以幫助消費者來區分智慧型手機的設計。

納入高品質影片/視訊會議功能

成功的智慧型手機還必須能夠實現高品質影片,一些低解析度圖像感測器根本無法達到這些目標,智慧型手機還必須提供面對面的視訊通訊。

根據Pew Research研究得出的資料,智慧型手機用戶已經在影片分享網站上傳數以百萬計的手機影片,顯然高品質是眾望所歸。同樣地,在桌面電腦上的面對面影片溝通,也在影響智慧型手機市場,一些手機製造商利用視訊通話品質作為市場推廣的競爭優勢。

讓相機更易於設計整合

上面闡述的輔助運算器技術,結合來自感測器製造商的強有力支援,提供一個最終的解決途徑去設計和製造一種真正為用戶所需要、功能豐富且低成本的智慧型手機。正如Google Android使業界可以更方便地採用一個先進的作業系統一樣,為簡化相機整合而做出的種種努力,也使產業更容易導入精巧的500~800萬畫素相機解決方案,從而使市場更有活力,並帶來智慧型手機的差異化。

優秀的感測器製造商將與聯發科、德州儀器(TI)和高通(Qualcomm)等基頻處理器供應商一起合作,提供一整套完整的輔助開發參考設計。上述已經將相機模組參考設計付諸實行,大大縮短開發時間和成本。除參考設計外,感測器製造商也在中國大陸提供各種程度的現場應用支援。

功能強的解決方案驅動低成本市場

已經有資料顯示,售價低於150美元的智慧型手機市場在快速成長,因此為中國大陸的手機原始設備製造商提供一個絕佳的機會。但同樣明顯的是,即便價格非常便宜,那些不包括智慧型手機的基本定義功能和特性的產品還是可能不被消費者所接受。智慧型手機的一個主要功能是優秀的相機,能夠拍攝高品質的影片,並具有數位相機品質的拍照能力。考慮到中國大陸手機原始設備製造商的龐大商機及能夠獲得的技術,相信他們能夠為消費者提供所需要的智慧型手機相機系統,而同時也不會超出成本預算。

(本文作者任職於Aptina)

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