iPhone7发布前,我们来聊聊下双摄像头的发展历程

2016-09-08 10:32:24     作者:铁流      来源:雷锋网

双摄像头经历了怎样的发展历程?

在iPhone7手机即将发布之际,同往常一样,关于iPhone7手机的各种猜测和传言在互联网上不胫而走,让人应接不暇,不过在诸多传言中,iPhone 7将采用双摄像头基本已经坐实。

那么,双摄像头技术发展到现在,都经历了怎样的过程?和市场上形形色色的双摄像头手机又有和区别呢?

早年不成功的尝试

其实,搭载双摄像头的手机并非是这几年才有的产品,早在2011年就已经出现于市场,HTC G17、HTC EVO 3D和LG Optimus 3D都搭载了双摄像头。不过,正如任何技术都会经历一个从新生到不断改进、不断成熟的过程,而在技术成熟前,会有不少探索者折戟沉沙。HTC和LG在当年就扮演了这样的一个悲情的探索者角色,虽然HTCG17和LG Optimus 3D都通过搭载两颗500万像素摄像头,在理论上获得了直接拍摄3D照片和视频的能力,但由于技术相对不成熟,双摄像头的噱头意义远大于实际效果,加上其他一些因素,两款手机在市场上的销量并不理想。

两种不同的发展道路

在2014年,除了HTC对双摄像头痴心不改外,华为也玩起了双摄像头,华为荣耀6plus和HTC M8都搭载了双摄像头,拍照效果相对于传统的单摄像头有一定提升,不过两者的双摄像头有一定的区别,走上了两条不同的发展道路。

HTC M8采用的是主摄像头+辅摄像头的做法,主摄像头负责成像,而副摄像头负责测量景深数据。2015年和2016年发布的中兴AXON天机、红米pro、HTC One M9+等都属于这类双摄像头手机的典型例子。

HTC M8采用一个400万像素的主摄像头和一个起辅助作用的景深摄像头,主摄像头负责拍照取景,而辅摄像头则主要用于测算景深范围,从而获得类似先拍照后对焦、背景虚化等类似光场相机的效果。不过,实践证明,这种主摄像头+辅摄像头的做法对画质的提升效果有限,只是在背景虚化等景深特效方面有一定效果

(红米pro)

相对于HTC的主摄像头+辅摄像头的做法,华为玩起了仿生平行双镜头。该技术由华为在2014年年底推出,被用于华为荣耀6Plus。和之前讲到的主摄像头+辅摄像头相比较,华为荣耀6Plus采用的摄像头为两个一模一样的800万像素摄像头(早期传感器用的是OV公司的,后来也有索尼公司的),华为在其官网上广告语为“双眼看世界”,在介绍中称为仿生平行双镜头,这种双摄像头技术的拍照原理是,两颗摄像头通过三角测距原理能记录全景深信息,在华为公司的宣传中,荣耀6Plus手机能拍出接近单反级的背景虚化照片,并且由于采用仿生平行双镜头,会有更大的进光量,这就能有效提高暗光、夜拍环境下的成像效果。

不过,仿生平行双镜头虽然在理论上看起来高大上,但实际上依旧存在一些问题,比如仿生平行双镜头设计和加工难度高——两颗摄像头必须处于同一平面,而且镜头的位置和角度的精度要求非常高;又比如对软件算法的要求非常高,如果软件算法优化不到家,那么,仿生平行双镜头的优势就很难得到发挥。也正是因此,该项技术在荣耀6Plus昙花一现后,就埋没于历史中,华为在2016年发布的P9等双摄像头手机则采用了另一项技术。

相对成熟的双摄像头技术

相对于之前这些走地雷战的双摄像头技术,在2015年下半年问世的黑白摄像头+彩色摄像头的做法则是一项比较成熟的技术,加上莱卡认证的镜头,华为P9也有赖于该项技术实现相对于华为以往手机在拍照性能上的超越。

那么,黑白摄像头+彩色摄像头到底是怎么回事呢?

由于CMOS传感器只能记录光的明暗而不能记录光线的颜色,为了能拍出彩色的照片,就必须在CMOS传感器上增加一层拜耳滤镜。正如古语有得必有失,在使用拜耳滤镜后,虽然能拍出彩色的照片,但会损伤近2/3的进光量,以至于在光线不好的环境下噪点大幅增加。而黑白摄像头采用的是只能记录明暗的黑白传感器,也就是拿掉拜耳滤镜的CMOS传感器,虽然这会导致一个摄像头变成色盲,但却使黑白CMOS传感器获得了近乎于3倍的进光量,在暗光条件下,能有效提高像素细节。

在使用黑白摄像头+彩色摄像头拍摄照片时,黑白传感器强化画面细节捕捉,彩色传感器负责色彩还原,图像处理器对黑白和彩色照片进行合成,最终产生一张清晰度高,色彩还原逼真的照片。特别是由于黑白CMOS传感器有相对较高的进光量,在暗光环境下,照片的噪点也会相对偏少,华为P9、荣耀8和荣耀V8、360奇酷旗舰版都采用了黑白摄像头+彩色摄像头,区别只在于两者选用摄像头传感器的具体型号不同。

ISP和软件算法非常重要

至于苹果公司会采用上述那种方案,目前还不为人所知,甚至苹果会采用双摄像头也有可能是提前释放的烟雾弹。在此,笔者要声明,其实决定成像效果的不仅仅是手机的镜头和CMOS传感器,一直为人们所忽略的ISP和软件算法对手机最终成像效果影响很大。如果用人类的视觉系统去和手机的拍照系统做比喻的话,镜头类似于人眼中的晶状体和玻璃体,CMOS传感器类似于人类的视网膜,睫状肌的作用类似于对焦系统,ISP则相当于是人类视觉神经中枢。因此,ISP对手机拍照成像的作用至关重要。

软件算法和ISP一样,也对最终成像起到重要作用。其实,软件算法是比较稀缺的资源,全球在这方面做的比较好的仅有Corephotonics、Arcsoft、Altek、Linx等一些公司,正是因为软件算法的重要性,苹果公司收购了以色列的LinX公司。

另外,为了使双摄像头能够更好地合成照片,就必须把ISP的架构开放给算法公司,由算法公司做算法植入和预制调试,在这种产业链深度合作方面,影响力和体量巨大的苹果公司显然比国内公司有着更强的议价能力和协调能力。相比之下,国内手机公司更加注重宣传手机硬件配置,对软件算法却一字不提,其实,在当今硬件趋同化的时代,真正重要的是算法,只有算法优秀,才能充分发挥出双摄像头的硬件优势。

因此,以苹果公司的资金、技术和供应链把控能力,笔者猜测,即便是采用华为P9、360奇酷旗舰版的黑白摄像头+彩色摄像头模式,其产品的拍照效果也不会输于国内一众双摄像头手机。毕竟在软件算法上,收购了Linx的苹果公司更具有优势。

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