为啥手机上摄像头越来越多？厂商不知道如许很丑吗？！ ...

我心如烟卸

近几年手机的发展速率越来越快，除了不停进步的硬件设置，另有一个征象让许多人明白不能，那就是技能树越来越歪的摄像头。

好比如许式的


从前的手机，只在背后有一个安安悄悄的摄像头，一点也不出戏。而如今的手机，“二饼” “三筒”乃至“浴霸”层出不穷。这些让手机变得越来越“丑”的摄像头到底有啥用呢？

Light L16 16摄数码相机，密恐的你怕了吗？| theverge.com


双摄手机上的俩摄像头
都是干啥的？


要表明三摄、四摄的缘故原由，还得从双摄提及。固然现在市面上支持双摄的手机五花八门，但绝大部门都是一个主摄像头搭配一个辅助摄像头，根据照相偏重点差别，一样平常搭配方式有四种：


· 彩色摄像头 + 好坏摄像头
·  彩色摄像头 + 彩色（景深）摄像头
·  彩色（广角）摄像头 + 彩色（长焦）摄像头
·  彩色摄像头 + 深度摄像头


此中前三种是现在手机上最常见的搭配方式。这三种方式成像的本质是将两个摄像头拍摄的图片举行处置惩罚与叠加，从而到达差别的成像结果。为了图像处置惩罚的正确性，两张图片的差别不能太大，以是全部的双摄手机两个摄像头间隔都很近。


彩色摄像头+好坏摄像头：实现更清楚的夜景照相。


夜景条件下由于光线太暗，我们拍出来的照片常常是黑乎乎的一片，啥也看不清。想让夜景条件下拍摄的照片更加清楚，就必要增长进光量，增长进光量的方式有三种：增大光圈、延伸曝光时间、进步ISO感光度。现在绝大多数手机上的光圈都是不可调治的。延伸曝光时间固然能增长进光量但会带来抖动的题目，固然现在大多数手机厂商都配备了光学防抖功能，但光学防抖的本领究竟是有限度的。

抖成如许可咋整？！| 图虫创意

数码相机本质上是光电转换，进步感光度，相称于在光信号酿成电信号时乘一个倍数，电子噪音也大概会被当做正常信号记载下来，如许会增长照片上的噪点，使照片不清楚。

噪点一高，就成了这个熊样 | 图虫创意


当物理性增长进光量的方法在手机上碰到了瓶颈，就必要请出算法的气力了。


在这里起首要引出一个概念：拜尔滤色镜（Bayer Filter）。现在数码相机、扫描仪等装备的图像传感器大多利用它来制作彩色图像。我们利用彩色摄像头照相时，天然光会被拜尔滤色镜过滤，颠末一系列复杂的分列和算法，终极天生彩色图像。在这个过程中，光线是有消耗的。而好坏摄像头没有配备拜尔滤色镜，会让全部的光线都通过，得到更高的进光量，拍摄出来的图像更加清楚，细节保存的更多。


夜景条件下，以清楚的好坏图像为基准与彩色图像融合，就能得到一张结果更好的照片。


彩色摄像头+彩色（景深）摄像头，带来精美的配景虚化。


景深是啥？我们照相时，被拍摄的物体（核心）前后风景有一段清楚的范围，这个前后范围就是景深。单反拍摄人像或特写时，虚化配景，突出被拍摄主体就是通过调治景深做到的。

配景虚化特写 | 作者供图


单反实现这一点是通过调治镜头光圈做到的，前边我们已经说过现在绝大多数手机上的光圈都是不可调治的。以是想要拍摄配景虚化的人像特写，在手机上又碰到瓶颈了，于是我们再次请出算法的气力。



起首我们先做一个实行，闭上一只眼，左右手各拿一支笔，两支笔保持程度而且和眼睛等高，然后将两支笔笔尖对碰。是不是发现两支笔尖常常碰不到一起，但是假如两只眼睛都睁开，笔尖就总是能正确的遇到一起。这个实行用的是三角定位法。三角定位法是使用2台或以上的探测器在差别方位探测目的，然后使用三角多少原理确定目的的位置和间隔。

三角定位法 | csdn

双摄手机模仿单反的虚化结果就是使用的三角定位法。起首使用两个摄像头确定出照片内物体在空间上的前后间隔，也就是景笃信息；然后根据景笃信息将照片中的物体分别平面；末了根据需求选择相应的平面，好比人像模式下，选择出人像地点的平面，然后对其他平面举行虚化处置惩罚，就得到一张人像清楚但配景虚化的照片了。固然这个虚化过程也必要强盛的算法包管，在这里我们就不赘述了。


彩色（广角）摄像头+彩色（长焦）摄像头，提供更好的变焦本领。


广角和长焦是什么？广角镜头焦距短视角大，得当拍摄面积很大的风景；长焦镜头视角小但焦距大，得当拍摄间隔较远的物体。普通来说，广角拍的范围大，长焦拍的间隔远。

广角镜头（上图）和长焦镜头（下图）拍摄的照片 | 图虫创意


单反镜头改变焦距的方式是光学变焦，就是通过前后移动镜头中的镜片来改变视角和焦距。利用这种方式到达变焦的目标就必须在镜头中留出镜片移动的空间，以是一样平常变焦镜头的体积都很大。受限于手机的体积和厚度，光学变焦在手机上又双叒叕碰到了瓶颈。

这种骚操纵手机可来不了 | reddit


不对呀！有些人大概会问，从前我那只有一个摄像头的手机也可以变焦的呀！这就不得不提到另一种变焦方式了：数码变焦。所谓的数码变焦实在只是将取景器上此中一部门放大而已，这就不难表明为啥从前的单摄像头手机变焦后后图片会变得不清楚了。


这种摄像头的组合方式可以通过切换摄像头与融合两个摄像头拍摄的照片来到达更好的变焦结果，获取更清楚的变焦照片。这种方式仍旧不是真正的光学变焦，但变焦结果比单摄像头强了不少。


彩色摄像头+深度摄像头:可用于人脸辨认、AR、三维空间丈量等范畴。


深度摄像头是能丈量被拍摄物体到镜头之间物理间隔的摄像头。这种组合方式可以得到真实的三维图像，在将来有很广泛的应用空间，但现在手机上利用的较少，就不外多先容了。


以是回到我们最开始的题目，为啥手机上摄像头越来越多了？


三摄、四摄的原理与双摄是雷同的，只不外在双摄的底子上，添加更多的摄像头可以完成更加丰富的组合。


除此之外，摄像头自己的本钱是不高的，手机厂商通过更多摄像头的组合可以用较低的本钱营造一种手机照相很锋利，这很旗舰的感觉，更有利于手机的宣传与贩卖。


手性能否代替单反？


这些年手机的像素是越来越高，乃至都到达一亿像素了，因此就有不少人说：“手机照相比肩相机”、“吊打单反”等。那么手机照相真的可以代替单反吗？像素是越高越好吗？

手性能代替单反吗？|  图虫创意


答案是：No！


这就要请出一位紧张的脚色了：图像传感器。图像传感器就是把摄像头吸收到的光信号转化成电子信号的感光元件，对于照相装备来说，它就相称于人的眼睛。以是图像传感器的优劣，根本上可以决定照片的优劣。但受限于现在的技能，手机上图像传感器的尺寸不能放大。

图像传感器根本就决定了照片的优劣 | 图虫创意


我们平常说的，相机2000万像素就是指图像传感器上有2000万个感光点。照相时，感光点记载下光线的明暗和颜色，天生一个像素，终极全部的像素共同构成一张照片。像素（感光点）越多，拍出来的照片放大后就越清楚。


如许看起来似乎像素越高越好呀，实在未必。对于同一个图像传感器，我们可以把它分割出2000万个感光点，也可以分割4000万个感光点。如许固然感光点数目多了，但每个感光点的面积却小了，以是每个感光点能吸收到的光线也变少了，而这会影响画质出现。


以是，照片拍得好，最紧张的一点就是图像传感器能担当并处置惩罚的光信号的量。拍照圈盛行一句话：底大一级压死人，就是指大尺寸图像传感器的成像质量要压死小尺寸图像传感器。至于手机为啥不能代替单反，这张把手机的图像传感器P到单反上（红圈里的是手机的图像传感器）的图片，可以说是很精华了。

    手机的图像传感器和单反的对比 | 富士数码


这“眼睛”一对比，简直比李荣浩和杨丞琳还要显着了好嘛！


参考文献

[1] https://snapshot.canon-asia.com/article/zh/lesson-5-what-is-iso-speed
[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Bayer_filter
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Charge-coupled_device
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/CMOS


作者：半之
编辑：大琳砸
考核：steed