![]()
极客公园微信号：geekpark
双摄像头 ![]()
眼看着 iPhone 7 马上就来了，最近几天大家应该已经被各种 iPhone 7 的信息刷屏了。
其中，除了微调的设计、更快的 A10 处理器、更多的配色等这些几乎「板上钉钉」的变化，iPhone 7 还有两个变化尤其值得关注：一个是去掉 3.5 毫米耳机插孔，一个是「大号」版本（以下我们把它叫做 iPhone 7 Plus）会配备具备光学变焦功能的双摄像头。
去掉 3.5 毫米耳机插孔我们已经讨论过很多次了，那么能光学变焦的双摄像头又是「何方神圣」呢？
熟悉的「双摄像头」和「光学变焦」
提到双摄像头，大家应该不会感到陌生。
![]()
华为 P9
除了 HTC G17、M8 这样的「先行者」，今年 LG、华为、360、cool1（原酷派）、小米相继推出了多款拥有双摄像头的手机。目前的双摄像头主要有两个功能：第一是利用双摄像头来记录拍摄物体的景深信息，从而模拟出后期的大光圈（即「背景虚化」）效果，现有的双摄像头手机基本都有这个功能；第二个功能是利用多出的那颗摄像头来辅助成像，代表产品是华为 P9 和 360 Q5 Plus。
至于光学变焦，其实也不是什么新鲜事。
![]()
华硕 ZenFone Zoom
早在功能机和早期智能机时代，诺基亚、三星、夏普等品牌就推出过具备光学变焦能力的手机，诺基亚 N93 就是其中的代表。在智能机时代，也有华硕 ZenFone Zoom、三星 Galaxy K Zoom 等搭载光学变焦的手机出现。虽然时间跨度很大，但这些手机的原理都是通过移动镜组来让手机实现不同的焦段，从而让拍照时「可近可远」，这和单反、无反相机中变焦镜头的原理是一样的。
虽然双摄像头和光学变焦都不稀奇，但把通过双摄像头的方式来实现光学变焦功能又是怎么回事呢？
需要说明的是，光学变焦指的是通过改变光学结构（镜片）来实现变焦，而这是双摄像头也无法做到的。这里谈「可光学变焦的双摄像头」，指的是通过双摄像头来实现画面接近无损的变焦效果，就像真正的光学变焦那样，和完全依赖裁切的数字变焦有本质区别。
双摄像头如何模拟出光学变焦？
大家应该有过这样的经验：先闭上一只眼睛，留意眼睛能能看到的范围，然后再睁开另一只眼睛，可以感觉到视野变得宽广了不少。换算到 135 全画幅相机中，我们单只眼睛的视野大致相当于 50 毫米焦距，双眼大致相当于更广的 35 毫米焦距。
手机的镜头就可以理解为一只「简化版」的眼睛，和人眼类似，在给手机装上两颗规格完全相同的摄像头模组后，两颗摄像头同时采集数据可以获得更宽广的视野（焦距较短），单个摄像头则可以获得更长的焦距。通过这种对双摄像头采集的数据进行实时的后期处理，理论上，就可以在一定范围内实现几乎无损的变焦了。
![]()
图来自 feldvolk
需要说明的是，上述模拟光学变焦的讨论是基于「两颗摄像头完全相同」的情况。具体到智能手机上，由于在手机上两颗摄像头之间的距离不可能拉得太远，两颗规格相同、平行摆放的摄像头对成像视野的提升还是相对比较有限的，不太可能实现很大范围（比如两到三倍）的变焦。
为了实现更大范围的变焦效果，可以把其中的一颗摄像头模组的镜头换成长焦头，相比较两颗相同焦段的摄像头，这样「一长一短」的组合能捕捉到更多的画面内容，从而可以实现更大范围的变焦。
但这里也有一个问题，除了需要更加复杂的算法，如果要实现高质量甚至无损的光学变焦效果，需要保证这两颗不同焦段的摄像头拥有一致的成像品质，否则在后期合成时就会遇到麻烦。而在现有的光学技术下，在 CMOS 尺寸和镜头光圈基本一致的情况下，长焦镜头往往会更厚。因此，大家就不要指望下一代 iPhone 通过双摄像头设计来把摄像头凸起「抹平」了。
根据目前已知的消息，iPhone 7 Plus 的双摄像头最有可能采用的就是这种「一长一短」的方案。
![]()
KGI 推测的 iPhone 7 Plus 双摄像头供应商
今年 1 月，凯基证券（KGI）分析师郭明錤（Ming-Chi Kuo）表示，大屏版的 iPhone 7 会采用双摄像头，其中一颗配备的是常规的广角镜头，支持光学防抖，另一颗是长焦镜头，画面视角要窄很多，而双摄像头的技术来自苹果在去年收购的 LinX。「郭半仙」表示，两颗镜头配合在一起，可以模拟出 2-3 倍的光学变焦效果。
不止于光学变焦
双摄像头带来的潜在好处并不是只有光学变焦，在 LinX 2014 年对外公布的技术文档中（那时候 LinX 还没有被苹果收购），LinX 重点强调了其双摄像头模块对弱光成像的帮助。
「在设计我们的算法和摄像头模组时，我们一直把图像质量放在第一位。我们通过多种途径来提高相机的感光能力，让相机在光线很弱的情况下依旧能排出高质量的照片。同时在室内光线一般的情况下拍照时，缩短所需的曝光时间（以提高成片率）。」
苹果能否通过双摄像头设计，彻底扭转被三星「吊打」了许久的弱光成像？非常值得期待。
![]()
除了实现光学变焦、提高成像质量这些拍照本身的功能，双摄像头甚至多摄像头在 3D 建模、AR / VR 等领域还有着更为广阔的应用前景。
除了苹果之外，很多科技「巨头」也正在这方面发力，微软的 Windows Hello 「刷脸解锁」、Intel 的 RealSense、Google 的 Project Tango 都是基于多摄像头技术的应用。不过考虑到苹果对新技术的谨慎态度（自己不折腾成熟的情况下基本不会放到最终产品上），至少在 iPhone 7 这一代产品上，我们应该不太可能看到这些很「未来」的应用。
「手机摄影再突破」？
需要说明的是，在 iPhone 7 / 7 Plus 正式发布前，上述的分析还仅仅只能停留在理论阶段，毕竟在去年 iPhone 6s / 6s Plus 发布之前，也有消息称这一代 iPhone 会用上来自 LinX 的双摄像头技术，最后被证明是空欢喜一场。
当然，参考近期的各种谍照，iPhone 7 Plus 用上双摄像头基本是没跑了，而如果苹果真如传言那样，在这对双摄像头上实现接近无损的光学变焦功能，那它将会再一次改变手机摄影的方式。对于消费者来说，光学变焦带来的无限可能将远比讨论「iPhone 和 Galaxy 的拍照到底谁更好」更有意义。
苹果会给我们一个什么样的答案？北京时间 9 月 8 日凌晨一点，我们不见不散。
本文由极客公园原创
转载联系 [email protected]
![]()
![]()
![]()
![]()
