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双摄像头还没死!如何从噱头走向实用?

上海微技术工研院?? 2016年03月29日 ?? 收藏1
近来手机双摄像头被华为及iphone 7 炒得沸沸扬扬,虽然双摄像头已经算不上是新鲜事物,但前几年几款采用双摄像头的产品都昙花一现难言成功;现在重新刮起的这股风潮会不会让双摄像头强势回归呢?双摄像头有着哪些优势又有哪些困难?是借势王者归来成为未来手机的标配,还是继续被归为噱头呢?今天小编就带大家了解一下手机双摄像头的前世今生。

双摄像头为何卷土重来

其实早在 2011 年,HTC 就推出了第一款配备双摄像头的手机 EVO 3D(G17),双摄像头的功能是拍摄 3D 影像。三年后,HTC 推出了同样配备双摄像头的 One M8和M9+,此外双摄像头配置机还有华为的荣耀6 Plus、中兴Axon至尊版、360奇酷手机、LG Optimus 3D等。

早期双摄像头主要是为了迎合当时的“裸眼3D”流行风,其目的并非为了提高拍摄水平,而是更加倾向于视觉上的“裸眼3D”效果和娱乐性。由于图像质量没有明显提升,以及当时裸眼3D在应用和观感等方面都不成熟,因此早期的双摄像头手机普遍都没有获得市场上的成功。近些年的手机摄像头竞争主要还是集中在像素大小和分辨率等技术指标上。

现如今手机摄像头已迈入千万像素级别。由于手机体积和厚度的限制,不可能无限提高传感器尺寸和镜头的光学表现,在这种情况下,通过加入第二颗摄像头来提高成像质量就成了一个自然而然的选择。其次,手机处理器以及图像处理算法的进步可以利用双摄像头实现新的拍摄功能,如景深拍摄,3D处理等。此外,在手机竞争高度同质化的今天,手机厂商也亟需差异化的卖点来吸引消费者,摄像头作为手机中最引人注意的配件,自然要首当其冲地接受各大厂商的“改造”了。

双摄像头技术有哪几种?

总的来说,双摄像头的作用包括以下三点。首先,能够实现先拍照后对焦。主摄像头加景深探测摄像头的设计,可通过景深探测摄像头测算景深范围和空间信息,使相片达到焦点清晰、背景虚化的浅景深效果。第二是提升感光能力,通过双镜头同时捕捉光线,使拍照时的有效像素尺寸也随之提升。另外,通过两摄像头的配合(如一个摄像头长曝光,另一摄像头短曝光),可以提升画面的亮度和细节,还可以利用算法实现其它新应用。

双摄像头并非两个摄像头的简单排列,其中还大有学问,不同的技术方案起到的作用也大不相同。从目前市面上的产品来看,主要有三种技术流派。

同像素平行双摄像头

典型代表为荣耀6 Plus上面的双摄像头,其采用了平行设计,两个摄像头硬件规格一模一样,共同合作发挥作用。这种双摄像头可以共同参与成像,并且拍照时进光量与感光面积是单镜头的2倍,假若放置两颗800万的镜头,成像分辨率可以达到1300万像素,有效像素尺寸提升到1.98um,成像质量可以与多数家用数码相机媲美。

双摄像头如何从噱头走向实用

不过不要以为这种看似直接安装两个相同镜头的方式简单。这样的方式不仅要开发算法保证两个摄像头的对焦和深度信息问题,还要解决双摄像头的摆放问题。因为每一个摄像头都有一定的取景范围,必须保证两个摄像头的取景视野不会重叠;而且当前的手机技术并不能将两枚摄像头做到像人眼一样真正平行,所以目前仅能将两枚摄像头取景交错角缩小到θ=0.1,再通过算法让合成的照片不至于出现叠影。

这种双摄像头的摆放要求摄像头位置不能有丝毫的偏离,如果在日常使用中出现意外导致两个摄像头的摆放位置出现位移,那么内置的算法就难以再对摄入的照片进行优化,因此搭载这类双摄像头的手机一般都需要强硬的外壳支撑,避免双摄像头位置发生错位。

同像素黑白双摄像头

这一流派的代表是360奇酷旗舰版。主副摄像头分别采用了索尼IMX278与经过特别定制的索尼IMX MONO两种镜头,同为1300万像素但工作原理不同于同像素平行双摄像头,两个镜头前者为彩色摄像头,而后者为黑白摄像头,在两者的共同作用下,提升成像质量。

双摄像头如何从噱头走向实用

这种彩色+黑白夜视智慧双摄像头可以很好的处理难度极大的夜拍情况。这种镜头在夜拍状态下通过将两颗镜头拍摄的相片合成,来实现暗光下亮度提升2倍、噪点降低95%的效果。

在多数的拍摄场景下,手机只启用主摄像头即可,而在弱光环境下,启用副摄像头可以提升画面的纯净度。此外这种双摄像头还提升了对焦速度,利用双摄像头和对焦物体之间的三角测距原理,在闭环对焦马达的协助下可以实现较高的对焦速度。

不同像素立体摄像头

这种双摄像头中主摄像头负责成像,而副摄像头负责测量景深数据。典型代表是HTC M8的双摄像头。

双摄像头如何从噱头走向实用

这种双摄像头采用类似微软的Light Coding技术。在拍摄时发出近红外线的连续光可以进行对空间的测量和编码,然后再通过感应器读取编码,再解码后可以拍摄完成不同景深的图像。这类摄像头的优势在于即使使用者没有摄影基础,也可以通过强大的传感器和处理器拍摄出有明显景深效果的照片。

双摄像头如何从噱头走向实用

虽然双摄像头具有不小的潜力,但其问世后五年多的时间并没有在主流市场站稳脚跟,采用双摄像头的几款手机产品也很难说得上成功。那么双摄像头市场表现不佳的原因在哪里呢?

最重要的原因还是双摄像头的成像效果并没有实现质的飞跃,对于普通消费者而言大部分情况下很难分辨单/双摄像头拍摄图片的质量高低。而其它功能如先拍照后对焦和裸眼3D等给人感觉则更多的是新鲜好玩,并没有迎合消费者真正的需求。加之双摄像头成本较高,也就不难理解大部分人不愿意为双摄像头买单了。

给手机配备两个摄像头并不困难,但要想研发出高水平的双摄像头产品却并非如此简单,需要芯片、模组、硬件等产业链各家厂商的配合,还要依赖各种先进算法的开发,包括影像合成、降噪、变焦、景深处理以及两摄像头互相配合的其它应用。用先进的硬件实现成像质量的突破,多样化的软件实现新型应用,应该是双摄像头手机摆脱噱头走向实用的必由之路

借助于近期各龙头厂商的力推,双摄像头肯定会在明年又掀起一股流行风潮;但是双摄像头手机能否真正借势占领主流市场,还是要看各家厂商在软硬件上的功力了。究竟双摄像头未来走势如何,还是让我们拭目以待吧。


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3D? 摄像头? 传感器? 处理器?

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