近來一則新聞引起了我的關注：根據CIPA（影像器材行業協會）統計，2018年全球相機總銷量相比於2017年下降22.2%
其實剛看到新聞一開始我是波瀾不驚的，但片刻之餘我立刻意識到：傳統相機市場的下滑不正是歸咎於日益強大的手機拍照嗎
自2013年以來，主流安卓手機像素來到1300萬。在2016年左右，手機進入雙攝時代。2018年的多場手機發佈會，已經揚言要幹掉相機
儘管手機離相機的拍照水準還存在著無法逾越的鴻溝，但誰也不能否認，手機拍照效果已經經歷了巨大革新
在算法的加持下，手機直出照片確實比相機更“好看”，畢竟並不是每個人都會放大對比細節。對於非專業人士，更小巧便捷的手機完全能夠取代相機，記錄你的生活
1、誰動了雙攝
今天我們就從多攝像頭的角度出發，共同探索下我們手機拍照到底進步了多少
說到世界上第一款雙攝手機，大概是2011年1月發佈的LG Optimus 3D（P920）。是的你沒看錯，它的主打就是3D
我們知道2009年的《阿凡達》是現代3D電影的開山之作，也正是從那開始，3D這個詞從此風靡世界
也許LG正是想借著3D的東風，來個火燒赤壁，引領業界的新潮流。然而現實很骨感，它的野心並沒有得逞
LG計劃通過兩枚500萬像素的攝像頭打造出照片和視頻的裸眼3D效果，也就是說你不需要藉助3D眼鏡便能在手機裡體驗到3D
但是LG沒有考慮到的一件事便是，炫耀是人類的本性。這麼炫酷的東西我要分享給朋友們看啊，前提是他們需要一副3D眼鏡
所以這東西就像“皇帝的新裝”，你是裸眼了，他們不能。最終這部手機也只是成為歷史長河的小石塊，並未掀起波瀾
2、先拍照後對焦
接下來要講的便是大名鼎鼎的HTC One M8，對於這部手機我倒是印象深刻，曾經也使用過一段時間。HTC主打的是“先拍照後對焦”，通過一枚景深攝像頭專門採集景深信息
在後期編輯可以自由選擇焦點，實現背景的虛化效果。同時，它也能夠拍攝類似3D的照片，HTC稱之為“Dimension Plus”，在這個模式下能夠通過搖晃手機來改變照片角度
從而實現視差，給人營造一種類3D的效果。不得不承認，HTC的確很會玩，但遺憾的是大眾並不這麼看，他們希望擁有的是一部更加實用的產品
因此只有區區400萬像素的赫然倒在了1300萬像素的三星S5面前，後者依靠單鏡頭卻同樣能實現先拍照後對焦，HTC的引以為傲好似成了對方的隨機附贈
在3D和景深都失敗之後，又有手機廠商另起爐灶，開闢了全新的道路，那便是增強畫質。通過兩枚相同的攝像頭，同時感光便能獲得兩倍的進光量，再通過算法融合照片
1+1不一定等於2，但一定大於1，這種做法的思路的確沒錯，同Nvdia的SLI技術和AMD CrossFire也有著異曲同工之妙，但對畫質的提升實在有限，歷史也證明了它並沒有獲得成功
3、黑與白
接下來人們又把目光轉向兩顆不同分工的攝像頭，於是以華為和360為代表的黑白+彩色的雙攝方案走上歷史舞臺。這個方案是怎麼實現的呢
由於拍照用的CMOS傳感器不能顯示顏色，只能感應黑白光線信息。為了實現彩色，就得添加拜耳濾光片，讓每個像素獲得色彩信息
但這也產生了一個問題，濾光片會遮擋70%以上的光線，這就造成CMOS進光量下降。同時因為一個像素點只能記錄一種三原色信息，再加上光線的損失，讓顏色的深度變淺
為了解決這個問題，CMOS採用RGBG的拜耳陣列，一個4×4陣列，由8個綠色、4個藍色和4個紅色像素組成
通過參考臨近像素點的顏色深度，以2×2矩陣為單位進行9次運算，最後合成彩色。用人話講就是我們看到的每個彩色畫面，它的每個像素點都是由4個像素點合成的
像主流的1200萬像素，實際上它的彩色像素只有300萬，通過機器的插值運算“變回”1200萬。所以，從一定程度上說，彩色CMOS會讓畫質下降，丟失部分細節
如今有些CMOS上出現了RGBW的排列，大致可看做拜耳陣列的奇行種，原理不做贅述
言歸正傳，另外一顆黑白攝像頭是幹嘛的呢。前面說了，彩色CMOS需要加拜耳濾光片，那麼黑白是不是沒有這玩意。是的沒錯，黑白CMOS不需要拜耳濾光片，也不需要四合一像素
因此，它充分地還原了被拍物體的細節，通過和彩色攝像頭的協同工作，一個記錄顏色，一個記錄光線和細節，再經過算法合成，就能得到一幅不錯的畫面
但它也不是沒有缺點，早期的黑白攝像頭實際上並不能和彩色攝像頭同時工作，只會在光線不足時開啟，基本上白天它都是在睡覺，夜晚才是它的舞臺
其次，黑白＋彩色的方案無法再加入光學防抖模組，只能通過電子防抖或者其他防抖技術來對畫面進行補償
再者，這種方案的算法非常難做，並不能達到理想的效果，在實際暗光拍攝中遠不如大底+光學防抖來得簡單粗暴
這也解釋了華為P9的夜拍不如同期使用大底CMOS的三星S7，但在之後，華為終於補齊了短板
4、廣角與長焦
為了探索拍照的更多玩法，LG G5使用了一種標準+廣角的方案。1600萬像素的主鏡頭配合800萬像素的廣角鏡頭，通過切換能拍攝出等效焦距35mm的廣角照片，增加了照片的寬容度
但由於當時的算法不夠完美，在切換廣角後畫面邊緣會出現畸變，物體會產生變形，但這種方案確實提供了一種新思路，廣角照片能容納更多的物體，在拍攝景物和合拍時確實非常實用
如果說LG力求拍的多，同年發佈的iPhone 7 Plus則是追求拍的遠，利用等效焦距28mm和56mm的兩顆攝像頭，當切換成56mm的長焦鏡頭拍攝時，能得到近乎無損的2倍畫面
這就相當於一個2倍鏡，能看到更遠的景物，同時還不會損失畫質。得益於長焦鏡頭的加入，iPhone新增了一個人像模式，在拍攝人像時能帶來更自然的虛化效果，而不是單純的“高斯模糊”
當然放大倍數超過2倍後，準確地說是2.1倍，依然是數碼變焦，畫質細節還是會損失很多。在這裡需要注意，雙攝變焦並不是光學變焦
光學變焦是利用電動馬達，通過鏡片組移動實現無損的長焦拍攝效果，也就是手動推動鏡片，改變焦距，從而實現變焦
作為手機，為了確保便攜性，無法做這麼複雜的設計，因此並不能算是嚴格意義上的光學變焦。並且iPhone的方案中兩顆攝像頭都是屬於定焦攝像頭
（圖片源自華碩）
稀罕的是，在第一代雙攝iPhone中，只有廣角鏡頭加入了光學防抖，不過在iPhone X中，蘋果給兩顆鏡頭都加入了這項技術，增強了長焦鏡頭的穩定性
iPhone 7 Plus的出現真正意義上讓雙攝手機走入大眾視野，之後發佈的手機紛紛採用蘋果的雙攝方案，甚至在千元機上都能看到雙攝的身影
5、“三眼怪物”
就在大家還在不斷優化雙攝算法，探索拍照更多玩法之時，華為P20 Pro攜三攝像頭橫空出世，並在專業相機評測機構DxOMark中一舉獲得肯定，得到了109分的成績，至今無機超越
對其進行剖析，其簡直是前兩種方案的綜合體，彩色+黑白+3倍的長焦方案，融合了兩種方案的優點。華為首次做到了3倍的無損變焦以及5倍的混合變焦，即便放大10倍依然比較清晰
不過其中最大的功勞還得歸功於那顆4000萬像素的主攝像頭，1/1.73英寸的超級大底，像素四合一情況下的2.0μm的單像素尺寸，光是這些參數，便足以讓它笑傲江湖
6、我們到底需要幾顆攝像頭
在華為推出三攝後，手機市場也做出了回應。OPPO的R17 Pro同樣也搭載了三顆攝像頭，推出了彩色+長焦+TOF的新奇組合
前兩種我們已經見識過了，那麼這個TOF又是什麼鬼呢。TOF在英文中是飛行時間的意思，很好理解，通過反射光線的不同飛行時間來確定深度信息
運用在拍照上，能完成人物的3D建模以及2D景物的輪廓，幫助機器更好的完成背景的虛化，有助於虛化算法的完善，減少摳圖錯誤
運用在美顏上，3D建模能幫助機器更準確地識別人臉，提高美顏效果的準確性，同時通過建模，甚至能實現3D美體功能，瞬間化身大長腿
然而三攝又豈止是手機攝像頭數量的終點，作為手機界老大，三星用A9s一舉打破三攝的傳說，讓後置攝像頭來到了四顆
手機採用的是彩色+長焦+超廣角+虛化的奇葩方案，基本上又是之前介紹過的攝像頭綜合體。一句話概括就是，既能拍多，又能拍遠，以及更好的景深效果
7、多攝？未來到底在哪裡
以在下的愚見，手機多攝像頭的意義應該是增強畫質，如果單純地追求玩法，而選擇在背後多開孔，既破壞了整機的一體性，也與拍照的理念背道而馳
正如谷歌的Pixel系列，直到如今依然是使用一顆攝像頭，但它的實力卻不輸任何對手，單純依靠算法便能獨步天下，由於谷歌的相機實在太好，網上到處都是谷歌相機的移植版
而通常使用谷歌相機APP拍出的照片，都比原先手機相機的要更加“清晰好看”，而在最新的谷歌相機中，夜景模式更是開掛般的存在
再比如蘋果，別看它如今拍照不再是業內第一，但其算法依舊先進，最新的智能HDR能在拍照預覽框實時顯示HDR畫面，真正做到了所拍即所得
往往雙攝手機到了暗光條件下，切換長焦和普通鏡頭時，反應總是慢上半拍，然而蘋果不同，來回切換也依舊迅速，即便光線條件不佳
對於手機拍照來說，擁有多少顆攝像頭並不是成像質量的關鍵，不斷提升算法，優化拍照體驗，這才是拍照手機的未來
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