近来一则新闻引起了我的关注：根据CIPA（影像器材行业协会）统计，2018年全球相机总销量相比于2017年下降22.2%
其实刚看到新闻一开始我是波澜不惊的，但片刻之余我立刻意识到：传统相机市场的下滑不正是归咎于日益强大的手机拍照吗
自2013年以来，主流安卓手机像素来到1300万。在2016年左右，手机进入双摄时代。2018年的多场手机发布会，已经扬言要干掉相机
尽管手机离相机的拍照水准还存在着无法逾越的鸿沟，但谁也不能否认，手机拍照效果已经经历了巨大革新
在算法的加持下，手机直出照片确实比相机更“好看”，毕竟并不是每个人都会放大对比细节。对于非专业人士，更小巧便捷的手机完全能够取代相机，记录你的生活
1、谁动了双摄
今天我们就从多摄像头的角度出发，共同探索下我们手机拍照到底进步了多少
说到世界上第一款双摄手机，大概是2011年1月发布的LG Optimus 3D（P920）。是的你没看错，它的主打就是3D
我们知道2009年的《阿凡达》是现代3D电影的开山之作，也正是从那开始，3D这个词从此风靡世界
也许LG正是想借着3D的东风，来个火烧赤壁，引领业界的新潮流。然而现实很骨感，它的野心并没有得逞
LG计划通过两枚500万像素的摄像头打造出照片和视频的裸眼3D效果，也就是说你不需要借助3D眼镜便能在手机里体验到3D
但是LG没有考虑到的一件事便是，炫耀是人类的本性。这么炫酷的东西我要分享给朋友们看啊，前提是他们需要一副3D眼镜
所以这东西就像“皇帝的新装”，你是裸眼了，他们不能。最终这部手机也只是成为历史长河的小石块，并未掀起波澜
2、先拍照后对焦
接下来要讲的便是大名鼎鼎的HTC One M8，对于这部手机我倒是印象深刻，曾经也使用过一段时间。HTC主打的是“先拍照后对焦”，通过一枚景深摄像头专门采集景深信息
在后期编辑可以自由选择焦点，实现背景的虚化效果。同时，它也能够拍摄类似3D的照片，HTC称之为“Dimension Plus”，在这个模式下能够通过摇晃手机来改变照片角度
从而实现视差，给人营造一种类3D的效果。不得不承认，HTC的确很会玩，但遗憾的是大众并不这么看，他们希望拥有的是一部更加实用的产品
因此只有区区400万像素的赫然倒在了1300万像素的三星S5面前，后者依靠单镜头却同样能实现先拍照后对焦，HTC的引以为傲好似成了对方的随机附赠
在3D和景深都失败之后，又有手机厂商另起炉灶，开辟了全新的道路，那便是增强画质。通过两枚相同的摄像头，同时感光便能获得两倍的进光量，再通过算法融合照片
1+1不一定等于2，但一定大于1，这种做法的思路的确没错，同Nvdia的SLI技术和AMD CrossFire也有着异曲同工之妙，但对画质的提升实在有限，历史也证明了它并没有获得成功
3、黑与白
接下来人们又把目光转向两颗不同分工的摄像头，于是以华为和360为代表的黑白+彩色的双摄方案走上历史舞台。这个方案是怎么实现的呢
由于拍照用的CMOS传感器不能显示颜色，只能感应黑白光线信息。为了实现彩色，就得添加拜耳滤光片，让每个像素获得色彩信息
但这也产生了一个问题，滤光片会遮挡70%以上的光线，这就造成CMOS进光量下降。同时因为一个像素点只能记录一种三原色信息，再加上光线的损失，让颜色的深度变浅
为了解决这个问题，CMOS采用RGBG的拜耳阵列，一个4×4阵列，由8个绿色、4个蓝色和4个红色像素组成
通过参考临近像素点的颜色深度，以2×2矩阵为单位进行9次运算，最后合成彩色。用人话讲就是我们看到的每个彩色画面，它的每个像素点都是由4个像素点合成的
像主流的1200万像素，实际上它的彩色像素只有300万，通过机器的插值运算“变回”1200万。所以，从一定程度上说，彩色CMOS会让画质下降，丢失部分细节
如今有些CMOS上出现了RGBW的排列，大致可看做拜耳阵列的奇行种，原理不做赘述
言归正传，另外一颗黑白摄像头是干嘛的呢。前面说了，彩色CMOS需要加拜耳滤光片，那么黑白是不是没有这玩意。是的没错，黑白CMOS不需要拜耳滤光片，也不需要四合一像素
因此，它充分地还原了被拍物体的细节，通过和彩色摄像头的协同工作，一个记录颜色，一个记录光线和细节，再经过算法合成，就能得到一幅不错的画面
但它也不是没有缺点，早期的黑白摄像头实际上并不能和彩色摄像头同时工作，只会在光线不足时开启，基本上白天它都是在睡觉，夜晚才是它的舞台
其次，黑白＋彩色的方案无法再加入光学防抖模组，只能通过电子防抖或者其他防抖技术来对画面进行补偿
再者，这种方案的算法非常难做，并不能达到理想的效果，在实际暗光拍摄中远不如大底+光学防抖来得简单粗暴
这也解释了华为P9的夜拍不如同期使用大底CMOS的三星S7，但在之后，华为终于补齐了短板
4、广角与长焦
为了探索拍照的更多玩法，LG G5使用了一种标准+广角的方案。1600万像素的主镜头配合800万像素的广角镜头，通过切换能拍摄出等效焦距35mm的广角照片，增加了照片的宽容度
但由于当时的算法不够完美，在切换广角后画面边缘会出现畸变，物体会产生变形，但这种方案确实提供了一种新思路，广角照片能容纳更多的物体，在拍摄景物和合拍时确实非常实用
如果说LG力求拍的多，同年发布的iPhone 7 Plus则是追求拍的远，利用等效焦距28mm和56mm的两颗摄像头，当切换成56mm的长焦镜头拍摄时，能得到近乎无损的2倍画面
这就相当于一个2倍镜，能看到更远的景物，同时还不会损失画质。得益于长焦镜头的加入，iPhone新增了一个人像模式，在拍摄人像时能带来更自然的虚化效果，而不是单纯的“高斯模糊”
当然放大倍数超过2倍后，准确地说是2.1倍，依然是数码变焦，画质细节还是会损失很多。在这里需要注意，双摄变焦并不是光学变焦
光学变焦是利用电动马达，通过镜片组移动实现无损的长焦拍摄效果，也就是手动推动镜片，改变焦距，从而实现变焦
作为手机，为了确保便携性，无法做这么复杂的设计，因此并不能算是严格意义上的光学变焦。并且iPhone的方案中两颗摄像头都是属于定焦摄像头
（图片源自华硕）
稀罕的是，在第一代双摄iPhone中，只有广角镜头加入了光学防抖，不过在iPhone X中，苹果给两颗镜头都加入了这项技术，增强了长焦镜头的稳定性
iPhone 7 Plus的出现真正意义上让双摄手机走入大众视野，之后发布的手机纷纷采用苹果的双摄方案，甚至在千元机上都能看到双摄的身影
5、“三眼怪物”
就在大家还在不断优化双摄算法，探索拍照更多玩法之时，华为P20 Pro携三摄像头横空出世，并在专业相机评测机构DxOMark中一举获得肯定，得到了109分的成绩，至今无机超越
对其进行剖析，其简直是前两种方案的综合体，彩色+黑白+3倍的长焦方案，融合了两种方案的优点。华为首次做到了3倍的无损变焦以及5倍的混合变焦，即便放大10倍依然比较清晰
不过其中最大的功劳还得归功于那颗4000万像素的主摄像头，1/1.73英寸的超级大底，像素四合一情况下的2.0μm的单像素尺寸，光是这些参数，便足以让它笑傲江湖
6、我们到底需要几颗摄像头
在华为推出三摄后，手机市场也做出了回应。OPPO的R17 Pro同样也搭载了三颗摄像头，推出了彩色+长焦+TOF的新奇组合
前两种我们已经见识过了，那么这个TOF又是什么鬼呢。TOF在英文中是飞行时间的意思，很好理解，通过反射光线的不同飞行时间来确定深度信息
运用在拍照上，能完成人物的3D建模以及2D景物的轮廓，帮助机器更好的完成背景的虚化，有助于虚化算法的完善，减少抠图错误
运用在美颜上，3D建模能帮助机器更准确地识别人脸，提高美颜效果的准确性，同时通过建模，甚至能实现3D美体功能，瞬间化身大长腿
然而三摄又岂止是手机摄像头数量的终点，作为手机界老大，三星用A9s一举打破三摄的传说，让后置摄像头来到了四颗
手机采用的是彩色+长焦+超广角+虚化的奇葩方案，基本上又是之前介绍过的摄像头综合体。一句话概括就是，既能拍多，又能拍远，以及更好的景深效果
7、多摄？未来到底在哪里
以在下的愚见，手机多摄像头的意义应该是增强画质，如果单纯地追求玩法，而选择在背后多开孔，既破坏了整机的一体性，也与拍照的理念背道而驰
正如谷歌的Pixel系列，直到如今依然是使用一颗摄像头，但它的实力却不输任何对手，单纯依靠算法便能独步天下，由于谷歌的相机实在太好，网上到处都是谷歌相机的移植版
而通常使用谷歌相机APP拍出的照片，都比原先手机相机的要更加“清晰好看”，而在最新的谷歌相机中，夜景模式更是开挂般的存在
再比如苹果，别看它如今拍照不再是业内第一，但其算法依旧先进，最新的智能HDR能在拍照预览框实时显示HDR画面，真正做到了所拍即所得
往往双摄手机到了暗光条件下，切换长焦和普通镜头时，反应总是慢上半拍，然而苹果不同，来回切换也依旧迅速，即便光线条件不佳
对于手机拍照来说，拥有多少颗摄像头并不是成像质量的关键，不断提升算法，优化拍照体验，这才是拍照手机的未来
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