從獨眼龍到三眼神將 | 手機相機經曆了什麼

有一款名為Light L16的相機, 這款相機擁有16顆攝像頭, 讓密集恐懼症分分鐘嚇尿. 智能手機相機也在朝著多攝像頭方向發展, 不過還沒達到16顆攝像頭的變態程度, 雙攝目前已經基本實現普及, 而我們也將迎來後置三攝像頭手機.

這款手機就是傳聞已久的華為P20. 據悉, 華為將於3月27日在法國巴黎舉辦新品發布會, 發布會的主角即為三攝華為P20系列手機.

從宣傳海報來看, 三個 'O' 似乎代表了三個攝像頭, 主題 'see mooore with AI' , 其中的單詞 'more' 變成 'mooore' 更是耐人尋味. 那麼三攝會以怎樣的形態呈現? 三攝又會有怎樣的提升? 攝像頭真的越多越好嗎? 今天我們就來聊聊關於手機攝像頭數量的事兒.

我們見到過的攝像頭一二三

拋卻智能手機的基本功能不說, 拍照似乎有佔據手機附屬功能第一位的趨勢, 拍照手機也成為手機定位的一大分項. 手機拍照功能不可缺少, 究其原因, 除了日常的掃碼等功能應用, 最大原因就在於很多手機用戶都習慣性用手機相機來記錄生活. 依託於小體積屬性和網路平台, 手機拍照的便利性是專業相機無法比擬的.

距第一款內置像頭的手機J- SH04面世, 已有18年之久. 或許誰都沒料到, 這款在當時並沒有引起多大波瀾的11萬像素的攝像頭, 在十幾年後的今天會有如此繁多的變化升級. 現在我們去看這些手機攝像頭, 都不僅僅去看這個手機相機有幾千萬的像素, 光圈, 幾P鏡頭, 感測器類型和尺寸, OIS光學防抖, 對焦方式等等, 都成為我們關注的內容.

頂級的手機單攝在現在已經有了非常不錯的拍攝效果, 但比之專業相機, 還有很大的差距. 其原因就在於微型攝像頭模組體積有限, 以之前商用的裝配技術, 幾乎無法實現光圈和焦距的物理變化. 於是雙攝開始發揮了它的曆史作用.

最初雙攝流傳最廣的作用就是類比專業相機大光圈的淺景深效果, 通過雙攝視差和演算法處理, 摳取對焦主體, 對背景進行虛化. 這也基本是最初一主一副雙攝方案擁有的所有新增功能.

到後來, 也出現了一廣角+一長焦和一黑白+一彩色兩種雙攝方案. 這兩種方案的進步之處就在雩都可以實現雙攝變焦, 前者通過雙攝切換, 後者則通過像素合成實現. 另外, 由於後者在進行拍攝工作時, 彩色和黑白攝像頭會同時拍攝出映像, 最終通過演算法合成輸出為一張映像, 所以映像質量也會有所提升.

之後, 我們又看到了一種全新的雙攝方案, 這種方案的雙攝在焦距上沒有差距, 但兩顆鏡頭卻各有所長. 拍攝系統會根據拍攝環境的不同自動選擇合適的鏡頭進行拍攝. 這種方案的好處就在於可以讓手機拍攝適用於更多的拍攝環境.

說起三攝像頭, 在智能手機上還真出現過, 那就是穀歌 Project Tango項目下的幾款AR手機. 當然, 這裡的三攝在對於手機拍照質量提升來說並無裨益.

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手機攝像頭真的越多越好嗎

越來越多的事實和傳聞似乎在指向這樣一條定論: 手機攝像頭越多拍攝水平越高. 按照這個邏輯, 像文初提到的16鏡頭在以後的智能手機上出現也不是沒有可能. 但事實真是這樣嗎? 手機攝像頭真的會向著越來越多的方向發展嗎?

不可否認的是, 多攝像頭確實給我們帶來了很多手機單攝像頭無法實現的功能: 大光圈的淺景深虛化效果, 更加多樣化的拍攝環境適應. 理論上說, 想要手機拍攝擅長哪個方面, 就在手機上加一顆專門用於這個方面拍攝的攝像頭, 專職化利用, 這樣就能滿足用戶對手機拍攝更加專業化的需求. 所以, 在手機上看到更多鏡頭的可能性也不是完全沒有.

就拿現在當下基本實現普及的雙攝來說, 長焦+廣角鏡頭的組合可以滿足我們對兩個不同物理焦段的需求; 不同功能的雙攝通過智能鏡頭切換, 即可用來拍攝亮度很高的外景, 也可以拍攝光線極暗的夜景; 最出彩的要數黑白+彩色鏡頭的組合, 不僅可以實現變焦, 還可以獲得更高的映像質量.

當這種方案的雙攝進行拍攝工作時, 彩色和黑白攝像頭會同時拍攝出映像. 由於黑白攝像頭取消了分色濾鏡, 所以會比彩色攝像頭擁有更高的進光量, 映像細節就會更加清晰. 兩張映像通過軟體進行融合, 就能得到一張比普通彩色攝像頭更加清晰的照片. 這種清晰度的增強效果在夜景拍攝時作用尤為明顯.

另外, 這種方案的雙攝變焦是在高像素黑白攝像頭的基礎上實現的. 就拿華為手機其中的一款徠卡雙攝來說, 在拍攝一張變焦照片時, 2000萬的黑白攝像頭負責拍攝出一張高清的黑白映像, 然後從這張映像上截取出1200萬彩色攝像頭拍攝出的映像範圍, 通過軟體與彩色映像進行融合, 從而獲得一張質量較高的變焦映像. 這也是在最高解析度下無法進行無損變焦的原因.

所以說, 多攝確實可以給手機帶來更加出色的拍攝體驗. 但話也得說回來, 雙攝之所以能夠存在優勢, 有很大原因是因為手機上用的微型相機模組的技術工藝和裝配並不先進, 導致其難以與專業相機相提並論. 一旦這些問題得以解決, 多攝像頭也就失去了存在的意義. 比如我們在三星W2018上看到的物理可變光圈的相機, 可變光圈的出現讓手機雙攝失去了一半的存在意義.

但目前來看, 手機單攝想要拉近與專業相機的距離, 還有很長的路要走, 而這個過程恰恰就是多攝像頭滋生的春天.

那麼華為P20多出來的一個攝像頭會有什麼用呢? 個人猜測, 如果攝像頭的增加是為了提升拍照水平的話, 那麼有兩種可能: 一是新增專門用於微距拍攝的鏡頭, 原因就在於雙攝的演算法很難做到分毫不差, 複雜景物交接處難以實現精準摳圖, 那麼專門的微距鏡頭就有存在的價值; 二是大像素鏡頭. 通過更大像素的黑白鏡頭, 三攝模組可以實現更高像素的映像拍攝, 支援實現多一焦段的雙攝變焦.

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說不準華為也要趟一趟AR的大潮

在第一部分, 我們提到了穀歌的Project Tango項目. 可惜的是, 下個月1號穀歌將停止對這個項目的繼續推進, 改用對攝像頭硬體要求不高的新平台ARCore. 不可否認的是, 雖然Project Tango對相機模組要求高, 但實現的現實增強更加深入. 支援這種AR技術的手機, 需要三顆後置攝像頭.

而且, 這三顆攝像頭擁有不同的職能, 並不是每一個都用來拍照——一顆深度感知攝像頭用於測量環境深度, 一顆運動追蹤攝像頭用於輔助設備定位, 一顆普通攝像頭用於實景拍攝.

深度感知現在來說並不是一個陌生的概念, iPhone X面部識別的3D結構光就是深度感知的一種, 當然還有通過紅外線反計算時差獲取深度的TOF方案, 以及通過雙攝視差進行深度感知的雙目立體視覺技術. 通過深度感知, 手機可以獲得周邊環境的深度資訊, 為環境3D模型的建立提供了數據基礎.

慣性測量單元, 加速度計和陀螺儀等觀感器可以進行運動檢測, 但存在累計誤差, 這時候就需要運動追蹤鏡頭 (廣角魚眼) 對環境進行連續拍攝, 通過特徵點相對位置的變化計算移動距離, 從而消除運動軌跡存在的誤差.

確定了深度和相對位置, 將軟體合成的虛擬映像與拍攝到的實際場景結合, 就可以得到增強現實映像. 這種AR技術方案可以獲得更加精確的現實增強效果, 在未來的場景應用中市場廣闊, 比如即時地圖導航, 室內導航, 室內環境建模, 傢具家電擺放試用等等. 阻力就在於這種AR方案所需的硬體支援相對複雜.

所以華為P20系列的三攝像頭, 如果不是用於提升拍攝效果的話, 那麼也有可能是華為開始在AR領域進行發力. 不過採用Project Tango方案的可能性較小, 畢竟穀歌對該項目即將暫停推進. 但話說回來, 以華為的技術實力獨撐三攝AR體系也不是完全沒有可能.

寫在最後

所以我們將在華為P20系列機型上看到三攝, 有很大可能是在原有雙攝的基礎上增加一顆更加專業化的鏡頭用來讓相機滿足更多場景的拍攝需求, 或者, 開發三攝AR也有一定的可能性.

在更遠的未來, 如果單攝技術仍然難以打破技術瓶頸, 那麼我們就很有可能在智能手機上見到越來越多的攝像頭, 所以有密集恐懼症的朋友可能要受苦了.

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