一文讀懂雙攝像頭工作原理
發布時間:2017-07-06 責任編輯:wenwei
【導讀】手shou機ji拍pai照zhao自zi功gong能neng機ji時shi代dai就jiu已yi經jing成cheng為wei人ren們men日ri常chang經jing常chang使shi用yong的de一yi個ge功gong能neng,自zi進jin入ru智zhi能neng機ji以yi來lai地di位wei更geng是shi被bei不bu斷duan的de拔ba高gao。注zhu意yi力li所suo在zai之zhi地di往wang往wang就jiu是shi創chuang新xin的de迸beng發fa處chu,這zhe一yi點dian在zai手shou機ji拍pai照zhao上shang再zai恰qia當dang不bu過guo,無wu數shu的de技ji術shu越yue來lai越yue多duo的de被bei應ying用yong到dao手shou機ji拍pai照zhao上shang:3D拍照、背景虛化、光學變焦、光學防抖、雙核對焦...以及越來越大的光圈和傳感器尺寸等等,每一項技術都對手機拍照無論是照片質量還是整體體驗都有非常大的提升。但,“僅僅”就這樣了...

如今,大部分廠家都推出了自家雙攝手機
於是就是近兩年火遍天的“雙攝”了。如果說11/12年的LG Optimus、HTC EVO 3D屬於手機“雙攝”的萌芽時期,14/15年的榮耀6 Plus、奇酷旗艦版等屬於“雙攝”的探索/發展期,那麼16/17年iPhone 7 Plus、華為P10、vivo Xplay6、小米6、OPPO R11、nubia Z17、一加5們一個個問世代表著手機“雙攝”的正式普及和成熟。也昭示著手機“雙攝”時代正式來了。
現在,似乎人人都在討論“雙攝”。手機發展的一個趨勢就是輕薄化,7mmzhujianchengweishoujibohoudeyigebiaoganhefenshuiling。yaoxiangzairuciqingbodeshoujishangzhuiqiugenggaodechengxiangzhiliang,jishiyouqianmiantidaodejishujiachi,ershouzhiyuchuanganqichicunhejingtousuzhi(這兩項直接決定了手機的成像質量),如同政治上所講的的主因和次因,因此即使單攝像頭參數很好,也依然會有高感表現差、背景虛化不到位、特寫不足等等問題。這時候,在一顆攝像頭的基礎上再加入一顆,以此來提高手機整體拍照質量便成了新的突破口。

其qi實shi雙shuang攝she像xiang頭tou的de理li論lun基ji礎chu就jiu是shi把ba原yuan本ben要yao求qiu縱zong向xiang空kong間jian的de光guang學xue體ti係xi,在zai橫heng向xiang空kong間jian的de平ping麵mian上shang鋪pu展zhan開kai來lai。這zhe樣yang即ji達da到dao了le成cheng像xiang水shui平ping,也ye不bu會hui使shi攝she像xiang頭tou突tu出chu影ying響xiang手shou機ji整zheng體ti的de美mei觀guan。目mu前qian,主zhu流liu雙shuang攝she像xiang頭tou的de功gong能neng主zhu要yao可ke以yi分fen為wei兩liang大da類lei:1、利用雙攝像頭產生立體視覺,獲得影像的景深,利用景深信息進行背景虛化,3D掃描,輔助對焦,動作識別等應用;2、利li用yong左zuo右you兩liang張zhang不bu同tong的de圖tu片pian信xin息xi進jin行xing融rong合he,以yi期qi望wang得de到dao更geng高gao的de分fen辨bian率lv,更geng好hao的de色se彩cai,動dong態tai範fan圍wei等deng更geng好hao的de圖tu像xiang質zhi量liang或huo實shi現xian光guang學xue變bian焦jiao。這zhe兩liang大da類lei大da致zhi可ke以yi分fen為wei4點:1、通過雙攝測距,可以進行距離相關的應用,這方麵目前應用最廣泛的就是背景虛化;2、光學變焦;3、暗光增強;4、3D拍攝及建模。其中每一點展開來都是一大篇幅,在這裏就不做過多贅述。
那(na)麼(me)問(wen)題(ti)來(lai)了(le),雙(shuang)攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)究(jiu)竟(jing)是(shi)怎(zen)樣(yang)的(de)?雖(sui)然(ran)都(dou)是(shi)兩(liang)顆(ke)攝(she)像(xiang)頭(tou),但(dan)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)手(shou)機(ji),主(zhu)攝(she)像(xiang)頭(tou)和(he)副(fu)攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)卻(que)有(you)很(hen)大(da)的(de)不(bu)同(tong)。目(mu)前(qian),雙(shuang)攝(she)手(shou)機(ji)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)主(zhu)要(yao)有(you)以(yi)下(xia)幾(ji)種(zhong):1、彩色+彩色攝像頭(RGB+RGB),優勢在於可以計算景深,從而實現背景虛化和重新對焦(即先拍照後對焦);2、彩色+黑白相機(RGB+Mono),優勢在於可以提升暗光或夜晚手機成像質量;3、廣角+長焦鏡頭(Wide+Tele),這個組合最大優勢在於可以實現光學變焦(目前大多數主流手機廠商采用的雙攝原理);4、彩色+深度相機(RGB+Depth),可以實現三圍重建等。前麵提到的雙攝的功能就是通過這四種組合實現的。

iPhone 7 Plus、OPPO R11等目前主流旗艦均采用“廣角+長焦”雙攝方案
四種中,彩色+黑白相機(RGB+Mono)和廣角+長焦鏡頭(Wide+Tele)兩種應用的最廣泛,兩種雙攝的代表分別是華為P9/10係列、Mate 9係列和iPhone 7 Plus、OPPO R11係列以及小米6等。今天我們首先就先來講講目前被廣大廠商所認可和采用的廣角+長焦鏡頭的雙攝方案,例子就已這其中的代表iPhone 7 Plus和當下最火手機之一OPPO R11。

數碼變焦與光學變焦對比
前麵提到,廣角+長焦鏡頭組合帶來的最大優勢就是可以在手機上實現光學變焦。光學變焦(Optical Zoom)qishishixiangjishangdeyigemingci,tashitongguogaibianguangxuejingpianzujiegoulaigaibianjingtoujiaoju,congershixianbianjiao。danshijingpianzujiegoufuza,zhengtichicunwufaanzhiyushoujizhong。erciqiandeshoujiruguoxiangyaofangdatupian,fangfashihouqiduitupianjinxingcaiqieranhoujiangyibufenfangda,zheyangzuodehouguoshitupianneidemeigexiangsumianjijiuhuizengda,tuxiangdehuazhijiuhuibeiyanzhongyasuo。erguangjiao+長焦雙攝則解決了這一難題,在手機中實現了光學變焦。

廣角+changjiaoshuangshedeguangxuebianjiaozaiyuzuoyoushexiangtouyongyoubutongdekeshijiao,zheyanglianggeshexiangtoujiuhuiyoubutongdequjingfanwei。dangxiangyaopaisheguangjiaozhaopianshi,keyishiyongzuoshexiangtouqujing。ruguoxiangyaochangjiaozhaopian,zeyongyoushexiangtouqujing,huodechangjiaoxiaoguo。tongsudianshuo,jiguangjiaojingtouqujinggengkuangengguang,danshiqubudaoyuanchuwuti;而長焦鏡頭雖然取景比較窄,但是能“看”的更遠。這樣,廣角和長焦鏡頭組合搭配,在拍照時通過鏡頭切換和算法來實現比較平滑的變焦。
以iPhone 7 Plus為例,其采用了1200萬像素、28mm焦距的廣角鏡頭+1200萬像素、56mm像素的長焦鏡頭,通過28mm廣角和56mm長焦攝像頭的切換來實現2倍無損變焦。雖然還無法達到單反相機上的無級光學變焦,但是目前在手機上已經是絕對的領先方案了,OPPO R11、小米6、一加5等采用了同樣的方案。

接下來再說說OPPO R11,其采用了1600萬+2000萬像素攝像頭的廣角+長焦的解決方案,擁有f/1.7的超大光圈,支持2倍光學變焦和10倍bei的de數shu碼ma變bian焦jiao。在zai這zhe裏li可ke能neng很hen多duo人ren會hui有you疑yi問wen,即ji為wei什shen麼me長chang焦jiao鏡jing頭tou像xiang素su會hui比bi平ping時shi主zhu要yao使shi用yong的de廣guang角jiao鏡jing頭tou像xiang素su要yao高gao?這zhe在zai於yu廣guang角jiao鏡jing頭tou在zai變bian焦jiao時shi會hui損sun失shi圖tu像xiang信xin息xi,此ci時shi高gao像xiang素su的de長chang焦jiao鏡jing頭tou就jiu會hui進jin行xing彌mi補bu,從cong而er保bao證zheng手shou機ji成cheng像xiang質zhi量liang並bing提ti高gao手shou機ji變bian焦jiao性xing能neng。

OPPO R11“2倍光學變焦”
此外,廣角+長chang焦jiao雙shuang攝she還hai會hui根gen據ju所suo拍pai攝she的de環huan境jing光guang線xian等deng決jue定ding使shi用yong哪na一yi顆ke攝she像xiang頭tou進jin行xing拍pai攝she。簡jian單dan說shuo,當dang光guang線xian良liang好hao時shi,通tong常chang會hui使shi用yong副fu攝she像xiang頭tou,當dang光guang線xian不bu佳jia時shi則ze會hui使shi用yong主zhu攝she像xiang頭tou。這zhe在zai於yu,主zhu攝she像xiang頭tou擁yong有you更geng好hao的de性xing能neng,在zai弱ruo光guang下xia在zai保bao證zheng畫hua麵mian亮liang度du下xia還hai能neng很hen好hao的de控kong製zhi噪zao點dian,這zhe也ye是shi為wei什shen麼me一yi般ban在zai采cai用yong廣guang角jiao+長焦雙攝方案的手機主鏡頭光圈都比副攝像頭光圈大的部分原因所在,如OPPO R11,主攝像頭光圈f/1.7,副攝像頭光圈f/2.6;iPhone 7 Plus主攝像頭光圈f/1.8,副攝像頭光圈f/2.2。這還解決了另一個問題,即前麵拿iPhone 7 Plus為例時提到,廣角+changjiaoshuangsheshoujideguangxuebianjiaoshitongguozaiguangjiaohechangjiaolianggejingtouzhijiandeqiehuanshixiande,yinciruguocishiniyongshoudangzhufushexiangtoujichangjiaojingtou,dangcongguangjiaoqiehuandaochangjiaoshi,changjiaojingtoujiuhuijinxingjiance,faxiancishihuanjingjiaochacongerqiehuanhuiguangjiaojingtou,yincihuifaxianzaidangzhuchangjiaojingtoudeqingkuangxiabianjiaoyirankeyishixian。

到這裏,相信大家已經對於雙攝以及廣角+長chang焦jiao雙shuang攝she的de原yuan理li應ying該gai有you了le一yi個ge大da致zhi的de印yin象xiang,在zai經jing過guo了le野ye蠻man生sheng長chang後hou,回hui到dao最zui終zhong的de體ti驗yan上shang,拚pin的de依yi然ran是shi廠chang家jia自zi身shen的de研yan發fa實shi力li和he技ji術shu積ji累lei,若ruo從cong拍pai照zhao這zhe方fang麵mian來lai看kan,目mu前qian做zuo的de比bi較jiao出chu色se的de要yao數shu蘋ping果guo、三星和OPPO了。而雙攝特殊性在於它影響的是手機的拍照,而並不像2K屏ping幕mu或huo者zhe全quan麵mian屏ping等deng可ke有you可ke無wu,因yin為wei當dang單dan攝she像xiang頭tou的de創chuang新xin無wu法fa再zai對dui手shou機ji成cheng像xiang有you大da的de提ti升sheng時shi,雙shuang攝she就jiu會hui顯xian得de至zhi關guan重zhong要yao,或huo者zhe也ye可ke以yi說shuo雙shuang攝she是shi手shou機ji成cheng像xiang發fa展zhan過guo程cheng中zhong所suo必bi須xu經jing曆li的de一yi步bu。而er以yiiPhone 7 Plus、OPPO R11為代表的廣角+長(chang)焦(jiao)的(de)雙(shuang)攝(she)方(fang)案(an)目(mu)前(qian)是(shi)最(zui)成(cheng)熟(shu)同(tong)時(shi)體(ti)驗(yan)最(zui)出(chu)色(se)的(de)雙(shuang)攝(she)方(fang)案(an)之(zhi)一(yi)。而(er)就(jiu)目(mu)前(qian)的(de)成(cheng)像(xiang)成(cheng)像(xiang)體(ti)驗(yan)來(lai)說(shuo),無(wu)論(lun)變(bian)焦(jiao)還(hai)是(shi)虛(xu)化(hua),都(dou)沒(mei)有(you)令(ling)人(ren)失(shi)望(wang)。對(dui)於(yu)手(shou)機(ji)拍(pai)照(zhao)來(lai)說(shuo),沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)是(shi)一(yi)顆(ke)攝(she)像(xiang)頭(tou)解(jie)決(jue)不(bu)了(le)的(de),如(ru)果(guo)有(you),那(na)就(jiu)再(zai)來(lai)一(yi)顆(ke)吧(ba)。
本文來源於手機之家。
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