风暴俱乐部|手机上的摄像头为啥越来越多了?

近几年随着各类智能手机层出不穷 , 一方面是硬件配置的升级 , 但也有一些令很多人疑惑的改进 , 比如似乎技能点点歪的后置摄像头 。
忘了从什么时候开始 , 品牌开始追求手机摄像头的数量 , “二饼” , “三筒”甚至“浴霸”的出现 , 不免让人觉得出戏和违和 , 那么这样的升级到底有什么用处呢?
·彩色摄像头+黑白摄像头
·彩色摄像头+彩色(景深)摄像头
·彩色(广角)摄像头+彩色(长焦)摄像头
·彩色摄像头+深度摄像头
这些搭配成像的本质是将两个摄像头拍摄的图片进行叠加处理 , 从而实现想要的成像效果 。 为了图像处理的准确性 , 两个摄像头需要离得足够近 , 使得拍出的两张图片差异很小 。
彩色摄像头+黑白摄像头
彩色加黑色 , 是为了实现更清晰的夜景拍照 。 想要拍出优秀的夜景照片 , 需要增加进光量 。 增加进光量有三种方法 , 增大光圈 , 延长曝光时间和提高ISO感光度 。
目前绝大多数手机的光圈是无法调节的 , 延长曝光会带来抖动的问题 , 而且大多手机厂商配备的光学防抖能力也是很有限的 。
数码相机本质上是提高感光度 , 在光信号转化为电信号时乘以一个倍数 , 使照片更亮 。 但这样也可能让电子噪音也被当作正常信号记录下来 , 会增加照片上的噪点 , 使照片不清晰 。
从物理手段增加进光量的方法都遇到了遇到了瓶颈 , 那么我们就需要借助算法了 。
我们先来了解一个概念:拜尔滤色镜(BayerFilter) 。
目前数码相机、扫描仪等设备的图像传感器大多使用它来制作彩色图像 。
彩色摄像头拍照会使自然光经过拜尔滤色镜的过滤 , 在这个过程中 , 光线是有损耗的 。 而黑白摄像头不使用拜尔滤色镜 , 所有的光线都会通过 , 进光量也更高 , 拍摄出来的图像有更多细节 , 更加清晰 。
彩色摄像头+彩色(景深)摄像头
这种组合可以为手机拍照带来优美的背景虚化效果 。
我们知道 , 当景深较小时 , 拍出的照片可以虚化背景 , 突出主体 。
单反相机是凭借光圈的调节做到这一点的 , 但前面说过手机上的光圈是不可调节的 , 因此我们还需要借助算法的力量 。
首先我们先做一个实验 , 闭上一只眼 , 左右手各拿一支笔 , 两支笔保持水平并且和眼睛等高 , 然后将两支笔笔尖对碰 。 是不是发现两支笔尖经常碰不到一起 , 但是如果两只眼睛都睁开 , 笔尖就总是能准确的碰到一起 。
这个实验用的是三角定位法 。 三角定位法是利用2台或以上的探测器在不同方位探测目标 , 然后利用三角几何原理确定目标的位置和距离 。
双摄手机模拟单反的虚化效果就是利用的三角定位法 。
首先利用两个摄像头确定出照片内物体在空间上的前后距离 , 也就是景深信息;然后根据景深信息将照片中的物体划分平面;最后根据需求选择相应的平面 , 比如人像模式下 , 选择出人像所在的平面 , 然后对其他平面进行虚化处理 , 就得到一张人像清晰但背景虚化的照片了 。