窮人小時候
有多少小伙伴和我一樣,在小學以前拍照都是件奢侈品?
春游、秋游,哪位同學家里有一臺膠卷式相機,齊刷刷、赤裸裸的羨慕,有沒有?!
有一次狠下心來花 30 塊大洋去照相館租了一臺,興致勃勃地赴約“賞楓行”,結果拿去洗照片的時候還發(fā)現(xiàn)膠卷裝反了,30 張照片全部曝光廢掉,心疼了我小半年(勿笑話)。
大家還記得那個轉折點嗎?大概是剛進入高中的時候,班里的同學開始人手一部手機,拍照不再是一件值得惦記一陣子的事兒。而到了今天,朋友聚會、外出旅游、日常生活,不拍張照片都不好意思在朋友圈混,不來段視頻都不敢跟人說玩過抖音。
那么問題來了,你知道手機攝像頭從單攝到有浴霸之稱的四攝花了多長時間嗎?你知道如今這滿目琳瑯的手機攝像頭組合到底有啥區(qū)別嗎?下面跟著與非網(wǎng)一起來解鎖一下吧。(Ps:本文提到的都是后置攝像頭)
從無到有,手機單攝誕生記
J-SH04 | 圖片來源:wikipedia
誰是拍照手機的鼻祖?當屬 2000 年 11 月出生的夏普 J-SH04。這款由日本 J-Phone 聯(lián)合夏普推出的手機采用的是后置式 11 萬像素的 CMOS 鏡頭,支持最大分辨率為 355*288。11 萬像素?現(xiàn)在聽著跟鬧著玩似的,但在當年,售價高達 500 美元,已經(jīng)算是高富帥的標配了。
一次手機攝像頭相關的科技狂潮從此拉開帷幕:第一臺自動對焦的手機松下 P505iS,第一臺像素過百萬的手機夏普 J-SH53,第一臺像素超過四千萬的手機諾基亞 808 Pure View……
單攝到雙攝是量變還是質(zhì)變?
我們先來做一個實驗,請取出一支帶筆帽的筆,睜開雙眼,快速將筆插進筆帽,是不是覺得小 case?那么請閉上一只眼,做同樣得動作,是不是覺得需要額外集中一下精力才可以?似乎就沒那么容易了,這是因為單眼視覺與雙眼視覺是有區(qū)別的,而其最大的區(qū)別在于立體視。所謂的立體視指的是區(qū)分物體遠近、前后、深淺、凸凹的視覺。
而最早的后置雙攝出現(xiàn)于 2011 年,當時的火腿腸 HTC G17 和 LG Optimus 首批嘗鮮者。以 HTC G17 為例,這款擁有雙 500 萬像素的 3D 拍照手機算是 HTC 機海戰(zhàn)術的最頂峰,而其中的裸眼 3D 技術就是采用了雙目“立體視”原理。
隨著手機技術的不斷發(fā)展,人們對手機拍照的需求度越來越高,仔細想想是這樣的,男生總希望把照片拍的更清晰,而女生總希望手機自帶美顏效果,于是雙攝手機變得品目琳瑯,下面請自備小板凳,掏出瓜子,我們要進入手機雙攝科普頻道啦!
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3D 雙攝
既然我們上面聊到了 HTC G17(EVO 3D),那我們就從這里聊得更深入一點,這款搭載了兩顆平行 500 萬像素攝像頭的手機是世界首款支持錄制裸眼 3D 視頻的手機,最大支持 720P 的 3D 視頻錄制。
圖片來源:ivvi 官網(wǎng)
從原理上看,它是通過兩顆平行攝像頭模擬左右眼分別記錄影像信息,并在后期分割成等距離的垂直線條,然后利用插排的方式將左右影像交錯地融合在一起。播放時,借助透光狹縫與不透光遮障垂直相間的光柵條紋等處理的屏幕,使雙眼所看到的影像產(chǎn)生差異,從而產(chǎn)生立體的感覺。
遺憾:HTC G17 最終折戟沉沙,因為長時間觀看會讓人產(chǎn)生眩暈感(題外話:現(xiàn)在紅紅火火的 IMAX 3D 電影也有些讓人眩暈,有木有??。?/p>
景深雙攝
談到景深雙攝,應該是女生們的最愛了,它可以突出拍攝主體,而背景物體則會呈現(xiàn)明顯的焦外虛化效果,類似攝影圈所謂的“刀銳奶化”特寫。
雖然效果差不多,可是在原理上卻是大相徑庭。專業(yè)攝影中通常是利用單反的大光圈攝像頭達到硬件上的“焦外虛化”,而手機攝像頭不具備這樣的優(yōu)勢,只能通過兩個攝像頭協(xié)力工作來完成。在這一點上和 3D 雙攝還是有共同之處的——立體視覺,所以你懂的,第一款景深雙攝代表作也出自于火腿腸——HTC One M8。
景深雙攝的原理不算復雜,即主攝像頭負責取景,景深攝像頭負責在拍攝的瞬間記錄多張焦點由近至遠的不同照片,然后通過 CPU+GPU 來判斷拍攝場景中其余物體與被拍攝主體的遠近距離,最后根據(jù)越遠虛化程度越高的原則進行后期處理,呈現(xiàn)在大家的視野中。
圖片來源:蘋果官網(wǎng)
了解了景深雙攝的工作原理,你是不是覺得景深攝像頭不需要像素多么高?從單純景深功能的層次來講確實如此,最終成片的好壞,還是取決于主攝像頭的強大還有各大邊緣處理算法的巧妙度。
Ps:目前還有一種測量景深的方案——TOF 攝像頭(原理類似于激光測距)。而它的第一次出現(xiàn)大約是在 2016 年左右,谷歌和聯(lián)想合作推出了全球首款消費級 AR 智能手機——Phab 2 Pro。相比之下,TOF 方案具有響應速度快,深度信息精度高,識別距離范圍大,不易受環(huán)境光線干擾等優(yōu)勢,因此應用越來越廣泛。
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“彩色+黑白”雙攝
黑白攝像頭?嗯哼,你沒有看錯。出于 CMOS 面積受限“底大一級壓死人”的缺點,以彩色 CMOS 主攝像頭+黑白 CMOS 副攝像頭的雙攝方案被提了出來,像華為的 P9、魅族的 PRO 7 都采用了該方案。
話不多說,“彩色+黑白”雙攝是如何工作的呢?這要從 CMOS 成像說起,其實每個像素點都是“色盲”,它們只能感應光的強度,而無法捕獲顏色信息。那么又有小伙伴要問了,照片的顏色是從那里來的呢?別著急,這是通過在每個像素點上方覆蓋一層彩色濾光片來實現(xiàn)的。具體來說,這些濾光片分布遵循 RGBG 排列的拜耳陣列(或其變種 RGBW 排列),在這種排列下,光在射入每個像素點的過程中,會被濾光片過濾掉一部分,只保留該部分顏色的強度,然后單色光射在感光元件上產(chǎn)生與光強度相對應的電流。最后經(jīng)過“反拜耳運算”將陣列中相鄰的四個像素合成,猜出這四個像素點對應的顏色,于是就構成了一張完整的彩色照片。而無論多么上乘的濾光片,只要過濾掉某些顏色的光線,光線強度就必然會有一部分衰減。這個時候,沒有濾光片的黑白 CMOS 就有了優(yōu)勢,即較同像素尺寸的彩色 CMOS 串擾更小,信噪比更高,畫面純凈度更好。
圖片來源:知網(wǎng)
也就是說“彩色+黑白雙攝”在拍攝時,兩顆 CMOS 同時成像,其中彩色 CMOS 負責顏色信息,黑白 CMOS 只負責記錄拍攝物體的灰度信息,最后通過后期處理,將兩張圖片合成為一張。
遺憾:雙攝情況下的光學防抖不夠完善。
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“膠水”雙攝
所謂的“膠水”雙攝,其實是模塊化的捆綁,說白了就是一個模組上會配兩款攝像頭,通常情況下只有其中一個負責成像,另一款攝像頭只有在某些特殊情況下才會開啟打醬油模式。比如 LG G5 的主鏡頭+廣角鏡頭、iPhone 7 Plus 的主鏡頭+長焦鏡頭都采用了該模式。
圖:廣角鏡頭下的風景
這種雙攝模式有何優(yōu)勢?由于采用的是獨立成像技術,無論是主攝像頭還是打醬油攝像頭,都可以搭載光學防抖功能,因此在光線不足的條件下,出片率和成像質(zhì)量可以得到提升。
了解了這么多有趣的雙攝知識,現(xiàn)在你還覺得雙攝只是單攝的簡單堆疊嗎?顯然在玩法上已經(jīng)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。
雙攝過后只有“多攝”:管它是浴霸、花灑還是加特林
Nokia 9 PureView | 圖片來源:DxOMARK
時間來到 2018 年,以華為、OV 為代表的一眾國產(chǎn)安卓手機率先開啟了“三攝時代”,而一向以工業(yè)審美著稱的蘋果今年也加入了“浴霸”三攝行列。
站在使用者的角度上來看,排除價格的上升、審美上的外觀缺陷以外,“多攝”手機確實增加了不少新鮮、有趣的功能,比如遠景+近景+微距+人像+逆光+夜景全場景覆蓋。
但從原理或是科技的角度來講,無論是出自跟風心理還是實用需求,這些個浴霸、花灑、加特林式的手機攝像頭無非是功能上的排列組合,而算法玩的好的,可以錦上添花,算法玩不好的,就是東施效顰了。
此處分享一份來自 DxOMARK 最新的排行榜單——2019 智能手機最佳攝像頭前十。
信息來源:DxOMARK
與之相對應的是攝像頭配置前十名(來自與非網(wǎng)整理),如下。
寫在最后
如今手機攝像頭越來越多,從本質(zhì)上來說,攝像頭只是手機上的眾多傳感器之一,所以小伙伴們大可不必因廠商的一些噱頭將原本的雙攝換成浴霸或是花灑啦,還是以自身的需求為主,畢竟腎只有兩個,當然土豪請繞道。至于加特林?我認為工業(yè)設計師會第一個舉手反對吧,你說呢?
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