理清手机镜头

作者:重明鸟 日期:2019-04-08

一、广角配长焦 光学变焦更无损

先来说一下广角长焦吧,毕竟这对一远一近的兄第也算是老资历了,这种组合形式多是为了实现光学变焦。

提到光学变焦,我们的印象往往都是长镜头的单反,在手机上大多采用的都是数字变焦,即通过放大裁剪来进行变焦,局部区域的细节都是通过插值完成,因此会出现大量的噪点。

而光学变焦就不会出现这个问题,如上图,在我们拉大焦距的时候,焦点向后移动,也就是绿色线条长焦,这个时候可视角度会变得更小。

这里就存在一个问题,要想实现更高倍数的变焦就意味着需要更长的焦距,而目前的手机厚度是很难做到的,毕竟镜头凸起太影响美观。

既然一个镜头实现变焦有困难,那就再加入一枚镜头——广角头。通过将长焦短焦拆分开,用广角头来实现对大场景的成像,用单独的长焦头来变现细节,需要的时候就两枚镜头进行切换,这就形成了手机上的光学变焦效果。

注意了,单反的光学变焦是单镜头光学镜片组件移动来实现变焦,因为镜头会显得很长。

而手机囿于外观,技术因素,将变焦功能摊开为两枚镜头,来回切换,因此凸起情况得到了控制,这两者是不同的。

手机的光学变焦只是在两枚镜头间进行切换,那么中间的焦段怎么办呢?以2倍光变为例,我们的手机上点击1倍的时候,它会切换到2倍变焦画面(也就是另一枚镜头),如果我们用拖拉的方式放到1.5倍,你会发现画面也在放大,但这只是广角画面经过裁切之后的成像。

单反的是完整的光学变焦,而手机的画面只是两枚镜头切换外加算法的结果,毕竟机身有限。

02、黑白+彩色镜头 画质增强暗光更清晰

而黑白、彩色镜头的组合则更关注画质提升,降低噪点,能够更好地体现画面的细节、色彩。为什么这么说呢?

那我们就要从盘古开天辟地开始说起了……首先要明白一点,我们手机内部的CMOS,也就是感光元器件,字如其名,只能感受到光的强弱,而并不能读取到光的色彩信息。

在这里,我们就需要引申出一个概念——拜尔滤色镜。通过在传感器的上方摆放由红绿蓝组成的马赛克阵列,光线透过的时候就可以取得相应的颜色信息,这里要注意,传感器获得仍然只有三种颜色的强度信息,至于颜色的显示则是在相应的处理器中完成的。

你可以联想一下教堂里面的马赛克玻璃,当光线照进来的时候是不是就会出现不同的颜色?而传感器则要更加复杂,是通过三组(RGB)滤色过后的强度信息来进行计算,从而实现插值推测来补充缺失的色彩。

这里我们并不需要纠结这个问题,对比黑白相机,我们考虑则是“教堂玻璃”是不是挡住了一部分光线,而这部分光线正常情况下还好,如果是在暗部区域,则就会完全丢失细节。

在这种情况下,黑白相机就能够大显神威了。拿掉了拜尔滤镜的黑白相机可是一个大胃王,进光量要远超彩色相机,能够更好地捕捉画面明度信息,增强细节表现。

在这种情况下,黑白与彩色画面进行结合,两张并为一张能够提高画面细节的表现力,降低噪点,改善画质表现,特别是在夜晚情况下。

除此之外两张照片融合也是一个挑战,毕竟手机两枚镜头虽然隔得近,但还是会存在一定的视差,画面难免有错位的情况,因此这里还需要有着一套完备的照片合成算法来做保障。

由此看来,黑白镜头与彩色镜头的作用更像是互补作用,你帮我我帮你的关系。

03、彩色+彩色镜头 视差景深更抢眼

对比之下,彩色与彩色镜头的组合则多半是为了景深效果,显得有些泛化。

为什么说它泛化呢?是因为在理论上,只要有两个镜头就可以实现景深效果,而并不是彩色彩色的专属。更何况发展到现在,虽然场景有一定的限制,但是单摄通过算法也可以独立完成景深虚化效果。