手机双摄像头有什么作用

手机双摄像头有什么作用

        iPhone7plus,除了手机硬件升级,最惹人注目的就是它的双摄像头了,现在手机双摄像头的多样化发展,那么手机双摄像头有什么作用?这里就给大家介绍下。

  早期的双摄像头更多的用途是为了提升手机照片的后期处理能力和改善视觉效果,增加手机的卖点,而对于手机整体成像质量的提升却十分有限。为了更好的解决这类问题,最近发布的双摄像头手机引入了一些新的技术,在增加手机拍照的趣味性的同时,还能进一步提升手机拍照性能。

目前的双摄分三种:

黑白+彩色组合,黑白的摄像头负责捕捉到更多的细节,能够让手机拍照的效果更加出色。

彩色+彩色组合,是现在大多数手机采用的双摄组合,两个摄像头同时拍照,不仅能记录物体的景深数据,还能有双倍的进光量。

广角+长焦的组合,目前的OPPO手机也采用的是这种搭配方式。

  1.彩色+黑白双镜头

  最近备受关注的华为P9p20便是采用了彩色+黑白双摄像头设计。事实上,首次采用类似双摄像头设计的机型可以追溯到奇酷手机旗舰版。然而,这种双摄像头的设计主要得益于索尼推出的彩色+黑白的双传感器。索尼推出这两种搭载的传感器,主要目的应该是增强手机传感器的进光量,能明显提高弱光拍摄的成像质量。原理方面,彩色传感器负责记录色彩信息,而黑白传感器则负责分析光线,记录画面细节以及提高画面亮度。

黑白摄像头取消了分色滤镜,所以会比彩色摄像头拥有更高的进光量,图像细节就会更加清晰。两张图像通过软件进行融合,就能得到一张比普通彩色摄像头更加清晰的照片。这种清晰度的增强效果在夜景拍摄时作用尤为明显。

  因为黑白传感器属于全透光的传感器,进光量远大于彩色传感器,因此能提高传感器的进光量。两颗摄像头同时参与成像,最后再通过软件算法,将两个传感器的图像信息整合生成一张照片。因此,彩色+黑白双摄像头的设计,理论上也明显提高弱光环境的成像质量。



  2.标准+广角双摄像头

  LGG5可以是今年MWC2016展会上最抢镜的产品,除了前卫的模块化设计,其双摄头的设计也可以说是黑科技满满。LGG5的双摄像头设计与上述提到的其它机型完全不同,其配备的一颗1600万像素的标准摄像头以及一颗135度的广角摄像头。这两颗摄像头可以独立使用,可以比喻成一台相机配带了两种镜头,我们可以单独使用标准镜头拍摄,也可以使用广角镜头进行拍摄。当然,LGG5的两颗摄像头也可以同时使用。

  拍摄时,用户可以直接在取景界面切换镜头(如上图所示)LGG5的标准镜头单独配备光学防抖功能、光圈达到F1.8,而135度广角摄像头能拍摄出相当于10mm~12mm左右的35mm等效焦距的照片,拍摄风景等大场面照片时具有很强的冲击力。

  3.标准+长焦双摄像头

  外媒曾曝光了苹果一项关于双摄像头设计的专利。该专利显示苹果给iPhone配备了两个单独的摄像头模块,分别为一颗标准摄像头和一颗长焦摄像头。使用场景与LGG5的双摄像头类似,两颗镜头在拍摄时可以无缝切换,单独使用两颗摄像头。例如,可以通过长焦镜头来实现图像的实时放大。

  值得一提的是,专利显示,苹果的双摄像头还可以同时并且独立进行拍摄。简单来说,其中一颗摄像头可以用来拍照片,而另一颗同时拍摄视频。然而,生成的文件可以单独存储,也可以通过软件融合在一起,玩法更加丰富。

  总结:

  由上述的内容来看,目前的双摄像头设计已经跨越了仅用于景深辅助的功能。未来采用双摄像头的机型其实可以简单地概括为两类,一类的类似华为P9的彩色+黑白的双摄像头设计,两颗摄像头共同参与成像。这种方案要求非常高,从镜头模组到算法都要厂商大量做大量优化改良工作。此外,由于这样的设计需求两颗摄像头同步成像,所以理论上完成对焦要比单颗摄像头慢。而且,由于两颗摄像头很难做到一致的移动防抖,所以在短期时间内不会配备光学防抖功能,这也是华为P9为什么不配备光学防抖的原因。

  以上就是我介绍的手机双摄像头有什么作用,希望对你有帮助。



实例:

1、荣耀8双摄像头

最值得一提的是独创的双摄像头校准算法。对于双摄像头的生产而言,最大的挑战莫过于模组组装的公差不一致,导致无法准确进行深度计算。如果没有相关的技术,生搬硬抄,把两个摄像头放在一起是无法实现双摄像头应有的功能的,只会沦为两个摄像头而不是真正意义上的双摄像头。

为了解决这一问题,开发了一套自己的深度校准算法和设备。经过校准的摄像头配合特有的深度计算ISP,能够快速提供深度信息,满足实时虚化的要求。相比通用的芯片实现相同的功能和性能要求,功耗更低哦。


2HTC,华为、奇酷

早在2011年,HTC就推出了第一款配备双摄像头的手机EVO3DG17),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OneM8,「辅助」摄像头的功能是记录景深数据,以实现「先拍照后对焦」的功能。除了HTC,华为和奇酷等国产品牌也推出过采用双摄像头的手机,主要是为了提高夜间成像质量。最近的一款配备双摄像头的手机是LGG5,它的两颗摄像头拥有不同的视角,可以满足更多的拍摄场景。


3Corephotonics

2014年,Corephotonics是一家来自以色列的公司,它们设计的双摄像头模块除了可以提高夜间成像效果之外,还可以在不使用体积庞大的变焦镜头的前提下,为手机增加光学变焦功能目前Corephotonics的双摄像头仅仅支持高通的骁龙处理器,不过将很快支持三星的Exynos和联发科的处理器。

3.1Corephotonic目前提供了三种双摄像头模块,其中最基础的版本拥有一颗长焦距定焦镜头和一颗普通的广角镜头,前者拍摄照片的视野较窄,后者的视野更广,Corephotonic通过独特的算法将这两张照片拼合,可以让相机「模拟」出三倍光学变焦效果。此外,Corephotonic还表示通过这种相机(Corephotonic把它叫做「计算相机」)拍摄出来的照片拥有更高的分辨率,更出色的噪点控制,更好的动态范围,和更精确的景深数据。

3.2Corephotonic提供的第二种双摄像头模块拥有两颗1300万像素的摄像头,其中一颗只能记录黑白两种颜色,用于提高暗光时的拍照表现,这也是Corephotonic目前最薄的摄像头模块。

3.3 第三种双摄像头模块、也是Corephotonics的最新产品叫做「Hawkeye」(鹰眼)。「Hawkeye」拥有两颗1300万像素的摄像头,其中一颗是常规的后置镜头,另外一颗采用了Corephotonics的独家技术,可以折叠光线(foldthe light),用于实现五倍的光学变焦。另外,这个模块还支持光学防抖。


4oppoR11S

R11s双摄主要体现在弱光拍摄更清晰,不管是拍人还是拍夜景。它采用了2000+1600万像素的后置双摄组合,没有主副摄像头之分,也就是说它的双摄像头已经打破了一颗用来拍照,一颗用来虚化背景的传统技术。两个摄像头都配备了F1.7大光圈和后置智选双摄功能,根据光线环境不同,手机可以智能地选择高解析摄像头(1600万像素)或高感光摄像头(2000万像素)成像。

智选双摄能自动识别光线条件变化并智能切换主摄像头。光线环境高于50lux亮度时由1600万高解析摄像头成像,低于50lux亮度时由2000万高感光摄像头成像,拥有不同环境下采用更专业的一个摄像头的智能选择。

拥有梯度虚化算法:精准分析人物之外的背景,按照背景的远近关系,分层次虚化,近景虚化少一点,远处背景虚化更深。虚化更智能,避免人物主体太多而莫名被虚化。双F1.7大光圈也为双摄提供更多测距信息,虚化效果更好。

前置智慧美颜:OPPOR11s前置也达到2000万,采用前置2000AI智慧美颜,自拍时,R11s采集面部254个特征点,智能分析性别、年龄、肤色、肤质信息,提供恰到好处的美颜自拍。基于自拍大数据库利用AI神经元网络算法,解决拍照美颜效果「同质化」和「失真」的问题。


5、市场主流

虽然说现在市面上的双摄像头手机越来越多,但是大家似乎也只有两个主流的实行方案:

一个就是以iPhone7 Plus为首的标准+长焦的设计;

一个则是以华为为代表的彩色+黑白的设计。

iPhone7 Plus一枚28mm常见的等效焦距标准镜头加上一枚适合人像的56mm焦距镜头相组合,做到了iPhone7 Plus所主打的2倍无损变焦功能,同时还达成了人像模式的成就。总归来看,iPhone7 plus的这个设计主要是为了满足日常生活时候的远焦和背景虚化的需求,而这两点也是用户再单反上最需要的。

华为为首的彩色+黑白的双摄像头设计,这个设计也是为了用户们最关心但手机却难以达到的一个功能而生,那就是--画质。例,华为P101200万像素的彩色镜头负责手机画面色彩,黑白摄像头的2000万像素则是用来记录画面细节,两颗摄像头将信息合并之后就有了一张画面色彩丰富、细节保留优秀的照片




二、现代手机

2.1关键技术指标

像素,光圈、几P镜头、传感器类型和尺寸、OIS光学防抖、对焦方式等等,目的是提升大光圈的浅景深虚化效果、更加多样化的拍摄环境适应。

2.2技术实现

1、主+副:大光圈的浅景深效果,通过双摄视差和算法处理,抠取对焦主体,对背景进行虚化。


2广角+长焦可以实现双摄变焦,通过双摄切换


3黑白+彩色可以实现双摄变焦,通过像素合成实现。同时拍摄出图像,通过算法合成输出为一张图像,图像质量也会有所提升


4双摄在焦距上没有差距,但两颗镜头却各有所长。拍摄系统会根据拍摄环境的不同自动选择合适的镜头进行拍摄。这种方案的好处就在于可以让手机拍摄适用于更多的拍摄环境。例如oppoR11


5传感器尺寸的增加,意味着单像素的捕捉光线能力更强,同样环境下,可以拍摄出亮度更高、噪点更少、更清晰的照片


6激光传感器,这可是P20Pro实现4D预测追焦技术捕捉毫秒瞬间的秘密武器,通过全新激光传感器可实时侦测2.4米内范围的运动物体,由此实现四合一对焦系统(PDAF、激光、双摄对焦、反差对焦),再配合AI芯片赋予的预测追焦能力,提前进行对焦和预判,使得对焦速度大幅提升。


75倍无损变焦能力(除了2倍通过镜头和传感器切换实现的‘光学’变焦外,还可以通过徕卡缩放相机系统,得到3倍无损变焦


2.3三个摄像头(华为P20

P20Pro背部的徕卡三摄像头,分别是800万像素的长焦摄像头(F2.4)4000万像素的主摄像头(F1.8)2000万黑白像素的副摄像头(F1.6)。其中的主摄像头Sensor达到了1/1.7英寸。

华为P20Pro采用4000+2000+800万像素徕卡(彩色+黑白+长焦)三镜头设计,f/1.8+f/1.6+f/2.4大光圈。此外如上图所示,右侧两枚镜头中央嵌入激光接收发射器,实现激光对焦,三枚镜的最左侧嵌入闪光灯色温传感器7大组件、3枚镜头融合为华为P20Pro提供了目前最为先进的摄影系统。


一是新增专门用于微距拍摄的镜头,原因就在于双摄的算法很难做到分毫不差,复杂景物交接处难以实现精准抠图,那么专门的微距镜头就有存在的价值;

二是大像素镜头。通过更大像素的黑白镜头,三摄模组可以实现更高像素的图像拍摄,支持实现多一焦段的双摄变焦。

另外:

支持这种AR技术的手机,需要三颗后置摄像头


三颗摄像头拥有不同的职能:

不是每一个都用来拍照——一颗深度感知摄像头用于测量环境深度、一颗运动追踪摄像头用于辅助设备定位、一颗普通摄像头用于实景拍摄。

深度感知现在来说并不是一个陌生的概念,iPhoneX面部识别的3D结构光就是深度感知的一种,当然还有通过红外线反计算时差获取深度的TOF方案,以及通过双摄视差进行深度感知的双目立体视觉技术。通过深度感知,手机可以获得周边环境的深度信息,为环境3D模型的建立提供了数据基础。

惯性测量单元、加速度计和陀螺仪等观感器可以进行运动检测,但存在累计误差,这时候就需要运动追踪镜头(广角鱼眼)对环境进行连续拍摄,通过特征点相对位置的变化计算移动距离,从而消除运动轨迹存在的误差。

确定了深度和相对位置,将软件合成的虚拟图像与拍摄到的实际场景结合,就可以得到增强现实图像。

这种AR技术方案可以获得更加精确的现实增强效果,在未来的场景应用中市场广阔,比如实时地图导航室内导航室内环境建模家具家电摆放试用等等。阻力就在于这种AR方案所需的硬件支持相对复杂。

AR应用所以华为P20系列的三摄像头,如果不是用于提升拍摄效果的话,那么也有可能是华为开始在AR领域进行发力。不过采用ProjectTango方案的可能性较小,毕竟谷歌对该项目即将暂停推进。但话说回来,以华为的技术实力独撑三摄AR体系也不是完全没有可能。

综上华为P20系列机型上看到三摄,有很大可能是在原有双摄的基础上增加一颗更加专业化的镜头用来让相机满足更多场景的拍摄需求,或者,开发三摄AR也有一定的可能性。


镜头:

六镜式镜头:6p镜头,由6个球面组成,它可以把从各个方向的射入得光线折射成平行光,从而提高镜头对光线的利用率,保证足够的曝光度。

理论上,片数越多,成像越好,片数越多,可以提升曝光度,让照片更贴近真实


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