03.03 为什么现在的手机好几个摄像头,不能把一个摄像头像素加大么?

稀里那个糊涂



为什么吃饭要四菜一汤?不能把所有菜掺到一起吃多方便啊,嗯,泔水就是这样的。


多摄镜头只为变焦

如今的三摄、四摄手机装好几个摄像头,最核心是满足变焦,也就是拍远拍近的需求。

手机镜头不像单反相机那样,单反相机传感器跟镜头独立,这样一来可以随意更换不同的镜头,包括定焦镜头和变焦镜头,变焦镜头可以通过改变镜头长短以及内部镜片的位置来使得投射到传感器上的图像变化,而且是物理改编镜头的结构来改变的,并不会对传感器产生的图片进行裁剪。所以单反是对画质无损的光学变焦。

但是手机镜头不一样啊,体积限制,重量限制。这样一来手机镜头在最初的设计上就是一体式的,也就是镜头和传感器是封死在一个结构里的,镜片结构是无法变化,想要改变最终成像的大小,那就只能将传感器生成的照片裁剪,然后拉伸放大,这就是目前使用的数码变焦,把远处的景物拉得越近,画质就越差。

这也就是为什么很多手机会使用高像素摄像头,核心就是希望弱化这种依靠裁剪照片来进行变焦的方法对于画质的损害,比如说一枚500W像素的镜头,我想要放大8倍,那就是只剩下60W左右的像素了,一下子就回到功能机时代;如果是一枚4000W像素的镜头,我放大8倍,那还有500W,拍出来的照片依然很漂亮。

四摄镜头相互工作

过去解决变焦是依靠不断增大镜头像素来解决的,但是毕竟是剪裁照片,还是会对画质产生影响。那么安装多个摄像头,就可以更好的解决变焦的问题(注意是更好不是最好,最好就是有一天能做出改变镜片结构,实现光学变焦的手机镜头)。

我们拿目前拍照最好的手机华为的P30 Pro来举例子:华为P30 Pro拥有4枚镜头,2000万像素超广角镜头(16mm)、4000万像素广角镜头(27mm)、800万像素长焦镜头(125mm),最后还有一颗ToF深感镜头。

  • 默认开启相机的时候,是27mm广角镜头工作,27mm焦段是几乎所有手机都在使用的焦段,这个焦段拍出来的图像与人眼看到的最类似。

  • 如果要拍摄风光,那么风光模式下,16mm的超广角镜头就会工作,再加上27mm主摄会帮忙填补中心画质,这样你就可以得到视角更大,画质更好的照片了。
  • 如果要把远处的物体拍近,此时你开始拉近画面,27mm主摄开始工作,4000W像素的画幅被裁剪,但是请注意!还有一枚焦段高达125mm的长焦镜头,这枚镜头也开始工作,目的是确保中心画质不受影响,16mm广角镜头也会工作,弥补边缘画质。
  • 从27mm到125mm,你已经实现了5倍的变焦,而照片像素至少还有800万,等到125mm的时候,两枚广角镜头就停止工作了,此时就依靠800W的长焦镜头继续裁切直到50倍变焦结束。

还有一枚TOF景深镜头,主要的目的是探查换面环境,分清楚拍摄主体与环境的位置关系,让算法能够更好的进行抠图和渲染,实际上并不参与成像。

除了镜头还有算法

也是说,华为P30 Pro的四摄解决方案,从16mm到125mm之间的10倍变焦,是多枚镜头组合运作的混合变焦,这样一来就可以比传统的数码变焦裁切得到更好的照片效果,这也是目前比较主流的多摄解决方案,比如OPPO Reno 10倍变焦版,也是采用这样的解决方案。(超过10倍变焦后就是纯粹的数码变焦了,所以实际上不建议使用10倍以上的焦段,画质会直线下降)

但是有了硬件只是基础,核心还有软件的算法也非常重要。比如说多镜头下的图像拼合技术,超广角要负责边缘画质,长焦要负责中心画质,还有主摄像头的工作,要将三枚镜头的画面拼接到一起;再比如说多帧合成技术,长焦镜头独自工作的时候,需要同时拍摄多张照片来叠加增加画质和细节;还有女生最爱的人像模式,就是依靠TOF镜头计算景深之后,算法进行抠图,将主体抠出来,其余部分虚化掉。

还有更高级的自动降噪技术,计算机识别成像的噪点并且消除掉,画面更加纯净;最可怕的就是月亮模式和夜间模式,月亮模式这种完全就是靠算法后期“P图”了,夜间模式更是可以将黑夜拍出白天的感觉,全靠图像识别然后算法后期。从某种意义上来讲,这种照片确实就是假的,至少摄影比赛上是绝对不会承认的。


为啥手机要放这么多镜头啊,还不是因为咱们越来越喜欢拍照发朋友圈了呗。


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