【圖吧小白教程】雙攝基本原理

手機(jī)雙攝像頭的原理講解（咕）

現(xiàn)在手機(jī)都四攝了，雙攝沒意思

簡單講講手機(jī)雙攝像的發(fā)展史

多少年以前，咱用的是諾基亞N70，當(dāng)時(shí)歐版手機(jī)有個(gè)前置攝像頭，國行沒有。歐版還支持可視收音機(jī)，雖然咱拿到手從來沒可視過。當(dāng)時(shí)咱和咱沙雕同學(xué)說自己手機(jī)有倆攝像頭時(shí)這同學(xué)壓根不信，結(jié)果看到實(shí)物才恍然大悟。這就是咱最早接觸的手機(jī)雙攝的例子

n70其實(shí)還行，當(dāng)年就有200萬像素?cái)z像頭+30萬像素前置了，還支持2G的MMC卡（一般都是兼容SD卡），在當(dāng)年也算是拍照手機(jī)了?；瑒?dòng)的手機(jī)鏡頭蓋很有設(shè)計(jì)感

后來再接觸正經(jīng)的雙攝像頭，就是安卓智能機(jī)的時(shí)代了。

當(dāng)年HTC剛出的時(shí)候真的各種玩票，什么雙攝裸眼3D之類的都整上了，那會(huì)兒手機(jī)一面整兩個(gè)攝像頭是為了拍攝裸眼3D圖片，錄制3D視頻，拍出來的照片視頻直接在手機(jī)上就能裸眼3D觀看，感覺非常不錯(cuò)（就是看著有點(diǎn)累）

HTC EVO 3D(G17)

配備了兩個(gè)500萬像素的攝像頭，可拍攝裸眼3D視頻 高通Snapdragon MSM8x60的雙核處理器，每個(gè)核心主頻1.2GHz，HTC G17搭載了高通Snapdragon第三代產(chǎn)品，采用45nm工藝的MSM8260與MSM8660，MSM8660比MSM8260多支持了CDMA網(wǎng)絡(luò)。

這手機(jī)我小弟手上應(yīng)該還有一個(gè)呢，這會(huì)兒收二手應(yīng)該便宜的掉渣了。人有兩只眼睛，手機(jī)也有兩個(gè)攝像頭，按說是挺對(duì)應(yīng)的。然而手機(jī)雙攝拍3D實(shí)在沒什么卵用，對(duì)于畫質(zhì)沒有絲毫提升，而且裸眼3D照片也好視頻也好除了手機(jī)本身也沒別的玩意支持，所以很快就被時(shí)代遺忘了。

從那以后很長時(shí)間，手機(jī)一直都是單攝像頭的

直到華為P9那個(gè)年代，手機(jī)才再度出現(xiàn)雙攝像頭

其實(shí)這會(huì)兒手機(jī)雙攝像頭就已經(jīng)有點(diǎn)那個(gè)意思了

華為P9開始，華為每一代的旗艦手機(jī)都至少標(biāo)配了雙攝像頭，原因也簡單，過去的大口徑攝像頭提升像素的效率并不好，拍出來的照片該糊一樣糊，而且鏡頭還變得更長了完全從手機(jī)上凸出來了，所以當(dāng)時(shí)的雙攝手機(jī)，主要是用第二個(gè)攝像頭改善像素的

如果各位看過【8-Bit Guy】如何用黑白相機(jī)拍出彩色照片 的話就應(yīng)該大概能知道現(xiàn)在的彩色相機(jī)是用什么方法拍出來的彩色照片，和視頻中用三種濾鏡切換拍攝不同的是，現(xiàn)在的手機(jī)數(shù)碼相機(jī)是用類似CRT顯示器或者隨便什么彩色顯示器的方法來實(shí)現(xiàn)彩色圖像的獲取的：

一般的彩色傳感器都是使用RGBG 排列的拜耳陣列或其變種 RGBW 排列，在這種排列下，全色光在射入每個(gè)顏色像素點(diǎn)時(shí)被濾光片過濾掉其他顏色，只保留該顏色的亮度信息。

那么這種方法拍攝到的圖像，勢必會(huì)浪費(fèi)手機(jī)三分之二的像素用來獲取顏色信息，如果手機(jī)上每個(gè)傳感器只記錄亮度不記錄顏色，同樣規(guī)格的傳感器像素會(huì)上升三倍，這可不是個(gè)小數(shù)目

唯一的問題是，這樣的照片是黑白的

像素雖然高，但是是黑白的

場面一度非常尷尬.JPG

所以我們怎么把照片重新上色得到彩色照片呢？用買各種顏色的濾鏡然后自己手動(dòng)合成嗎？不需要，雙攝像頭的意義就在這里，通過彩色+黑白攝像頭組合使用，手機(jī)通過算法可以自動(dòng)對(duì)黑白圖片上色。多虧了AI技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的手機(jī)可以不依靠過去那么強(qiáng)悍的攝像頭就能拍出理想的照片。有的時(shí)候我也在想，手機(jī)要是能裝備WAIFU2X之類的算法拉伸的話，高像素鏡頭就真沒那么需要了。

此外華為手機(jī)拍照還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)正在改善拍攝畫質(zhì),請(qǐng)持穩(wěn)您的設(shè)備

因?yàn)樵跈z測到光線不足的時(shí)候，相機(jī)強(qiáng)制開啟了HDR模式進(jìn)行拍攝,HDR需要增加曝光補(bǔ)償時(shí)間，以及后期合成，所以需要穩(wěn)定設(shè)備。

HDR：高動(dòng)態(tài)范圍圖像（High-Dynamic Range，簡稱HDR），相比普通的圖像，可以提供更多的動(dòng)態(tài)范圍和圖像細(xì)節(jié)，根據(jù)不同的曝光時(shí)間的LDR（Low-Dynamic Range，低動(dòng)態(tài)范圍圖像），并利用每個(gè)曝光時(shí)間相對(duì)應(yīng)最佳細(xì)節(jié)的LDR圖像來合成最終HDR圖像。它能夠更好的反映出真實(shí)環(huán)境中的視覺效果。

超級(jí)夜景的原理，咱之前講過了：用華為手機(jī)專業(yè)模式拍攝RAW照片 RAW直接讀取傳感器的信息，照片后期余地很大。

超級(jí)夜景原理是通過長曝光,拍攝很多張不同曝光不同ISO照片,然后通過算法實(shí)時(shí)堆棧和 HDR。通過軟件算法可以挑選不同張片中拍的最好的細(xì)節(jié)，所以咱可以拎著手機(jī)出去拍星星，過去的單攝像頭手機(jī)強(qiáng)如諾基亞925也是個(gè)DD

完全不是一個(gè)檔次的東西

拿個(gè)三腳架或者手可以穩(wěn)到狙擊手級(jí)別的精度，就可以拍到天上的星座。

冬季觀星

所以這會(huì)兒隨便拿個(gè)三四百塊錢收來的手機(jī)就可以有這種效果+高性能視頻解碼+HIFI 3.5mm音頻輸出，咱還是挺得勁的。當(dāng)年咱在攢錢上小米6X和撿華為P9的時(shí)候堵了一把，幸運(yùn)的是我賭贏了。

原則上超級(jí)夜景不一定非得有

再往后的手機(jī)，多攝像頭就有不一樣的原理了。比如IPHONE7 Plus是用了兩個(gè)不同焦距的定焦鏡頭

還有記錄景深為目的的雙攝像頭，實(shí)現(xiàn)背景虛化和重對(duì)焦，可以先拍照后對(duì)焦

這兩種我沒有也不多說，聽說記錄景深的雙攝經(jīng)常翻車會(huì)把景物拍虛

所以總結(jié)一下，過去的雙攝基本分為以下四類：

1、彩色相機(jī) + 深度相機(jī)（RGB + Depth），主要用于三維重建（HTC 3D）

2、彩色相機(jī) + 黑白相機(jī)（RGB + Mono），主要提升暗光/夜景影像拍攝質(zhì)量（華為P9之后）

3、廣角鏡頭 + 長焦鏡頭（Wide + Tele），主要用于光學(xué)變焦（小米6 iPhone7 PLUS）

4、彩色相機(jī) + 彩色相機(jī)（RGB + RGB），主要用于計(jì)算景深，實(shí)現(xiàn)背景虛化和重對(duì)焦（紅米Pro、vivo x9 這些我都不熟）

除了三維相機(jī)，其余的雙攝相機(jī)都需要雙攝像頭距離越近越好，像是咱的手機(jī)拆開一看倆攝像頭都是一根線上的模塊，非常好拆。

此外，現(xiàn)代手機(jī)還有潛望式長焦。長焦鏡頭可以拉近景物，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)處景物的高清攝影。

遠(yuǎn)攝相機(jī)又想要長焦還不想手機(jī)鏡頭凸出一大截出來怎么辦

長焦鏡頭受手機(jī)物理限制，不可能直接拉長鏡頭，所以手機(jī)廠商創(chuàng)造性的開創(chuàng)了潛望鏡式長焦鏡頭。

然而，手機(jī)多鏡頭的情況下只有專門用來拍遠(yuǎn)處景物的場合手機(jī)才會(huì)啟動(dòng)長焦鏡頭。

對(duì)于不遠(yuǎn)不近的景物，長焦鏡頭是和標(biāo)準(zhǔn)鏡頭混合使用的，長焦鏡頭拍不到的景物就需要用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的結(jié)果直接算法拉伸，就像前文說的WAIFU2X一樣。至于長焦鏡頭也拍不好的超遠(yuǎn)景物，也可以用算法拉伸獲得更加優(yōu)質(zhì)的數(shù)碼變焦效果。然而，這種鏡頭還是定焦的，無法和專業(yè)相機(jī)一樣實(shí)現(xiàn)大范圍的物理變焦。不過相信技術(shù)的成熟不久之后也會(huì)出現(xiàn)可大范圍變焦的長焦鏡頭。

所以到最后我們看看華為四攝都是什么攝像頭吧

華為P30 Pro搭載后置四攝，主攝像頭為4000萬像素，具有f/1.6大光圈；搭配2000萬像素超廣角鏡頭和f/2.2光圈；第三顆鏡頭是800萬像素長焦鏡頭，光圈為f/3.4，支持高達(dá)10倍混合光學(xué)變焦和50倍數(shù)碼變焦，主鏡頭和長焦鏡頭均支持光學(xué)防抖。第四顆鏡頭為ToF傳感器，用于采集3D深度信息?？梢钥吹饺A為P系列發(fā)展到P30 Pro已經(jīng)不再是P9 P10的黑白+彩色鏡頭的組合了，然而它4000萬像素的主攝像頭配合廣角鏡頭長焦鏡頭和3D傳感器已經(jīng)基本通吃市面上所有雙攝手機(jī)的性能了，如果它有耳機(jī)孔將來我們也可以蹲到它500元以下的時(shí)候收購

剛剛查了下P30 Pro 沒有 3.5mm 耳機(jī)孔，那沒事了。反正手機(jī)拍照只是一方面，另一方面和筆記本一樣要綜合考慮性能和實(shí)用性的，就像筆記本一樣。說實(shí)在的對(duì)于咱來說P9現(xiàn)在就夠用我也沒想到什么理由換P10 P20 P30之類的手機(jī)。多少人現(xiàn)在不也就一個(gè)米6堅(jiān)持到現(xiàn)在。在5G全面普及之前估計(jì)我家是沒有換手機(jī)的動(dòng)機(jī)和理由了，個(gè)人來說，5G手機(jī)發(fā)布之后就可以等4G手機(jī)跳水撿垃圾抄底去了，倒也不錯(cuò)

至于小米10 Pro相機(jī)1億像素主攝+1顆800W超長焦鏡頭（10x混合變焦）、1顆1200W人像鏡頭（2x光變，等效焦距約50mm）、1顆2000W超廣角鏡頭（117°視角），看參數(shù)倒是不錯(cuò)，但是經(jīng)過實(shí)測發(fā)現(xiàn)小米的攝像頭有點(diǎn)夏普那味，而且外掛5G和賣手機(jī)搭散熱器的操作即使是多年之后撿垃圾的價(jià)格也實(shí)力勸退，要知道至強(qiáng)咱收驍龍800的手機(jī)都是15不包郵的，大火爐確實(shí)不值錢，當(dāng)年1600像素的神機(jī)看著嚇人實(shí)際上多少年之后時(shí)間證明了它是垃圾，拍照效果糊的1P還不如同SOC的三星平板800W像素拍照效果好，而且手機(jī)散熱和平板也不一樣，平板散熱多大面積手機(jī)多大面積，手機(jī)點(diǎn)大火爐那真是3秒真男人當(dāng)場熱縮肛，平板堅(jiān)持個(gè)把小時(shí)問題不大，現(xiàn)在也可以看一些壓制參數(shù)好的H265片源手機(jī)就GG所以那手機(jī)咱直接就給出去了。倒是體驗(yàn)一把日系的感覺挺不錯(cuò)，給我的印象就是這樣，對(duì)咱將來選購手機(jī)也提供了不錯(cuò)的參考。所以誰說撿垃圾沒用，以史為鑒，將來撿垃圾也更難翻車了。

等我閑下來了我就去玩膠卷去，手機(jī)在我看來只是個(gè)寫文章做視頻獲取素材的工具而已，并不適合用來玩