好事成双！2016年新手机必备功能之双摄像头

当按压式指纹识别、金属机身设计等等之前只有旗舰机专属的元素都已经下放到了千元机身上，下一个在2016年有望成为主流手机标配功能的非常有可能是双摄像头！为什么人都长了两只眼睛？这是因为人眼需要通过两只眼睛的对比，才能产生视差，才能对物体的景深轮廓产生反应。如果你只有一只眼睛，你就必须摇晃你的脑袋，通过移动眼睛才能产生视差。

实际上，手机业和相机业一直在努力研究如何还原人眼看到的真实情景，从更高的解析度、感光度，更小的颗粒感，甚至到现实场景的还原。

想象一下，20年后的今天，我们从虚拟现实的立体影院中看到的电影或球赛，跟你在拍摄现场和足球场感受到的情景并不无二致，这是一种多么牛逼的体验？或者未来你的电商购物体验中，将再也不会出现“卖家秀”和“买家秀”的不同，所有产品通过3D扫描建模，可以实现所见即所得。

双摄像头到底有哪些牛逼应用

多摄像头潜力巨大

光学防抖功能或逐渐普及

之前有传闻称iPhone 7将搭载后置双摄像头的配置，而市面上包括奇酷手机、荣耀6 Plus等手机已经开始使用双摄像头。

但纵观现有多摄像头手机，主打功能基本聚焦在先拍照后对焦，并且最终效果并不十分理想。以荣耀6 Plus为例，荣耀总裁赵明表示实际目前双摄像头的性能荣耀6plus目前只释放了不到20%，前期给大家大光圈效果、超级夜景模式，后续软件版本将释放更多惊喜。结合前面我们说的iPhone 7即将搭载双摄像头，2016年双摄像头手机将在那几个方面有所突破呢?

双摄像头或解决手机光学变焦难题

其实光学变焦对于单反相机、卡片机来说是一个再基础不过的功能。但受限于机身尺寸影响，智能手机想要将光学变焦功能加入其中只有牺牲机身厚度，这显然和手机便携的特性背道而驰。但双摄像头的加入能够巧妙的解决这一问题。

例如Corephotonics公司之前曾经宣称通过两款不同模组的镜头组(一枚广角镜头、一枚微距镜头)实现在不增加镜头厚度同时的3倍光学变焦。而Corephotonics也是HTC双摄像头背后的功臣之一。

快速对焦将成为标配

快速对焦则是保证手机简单拍照体验的一个重要因素。而随着相位对焦、反差对焦、激光对焦等名词在15年手机厂商发布会上大行其道，消费者也开始对于智能手机对焦方式产生浓厚的兴趣。

所谓反差式对焦原理为：随机移动镜片模组，当画面从模糊到清晰再到模糊时，画面的对比度也会有一个升高再降低的过程，当ISP识别出对比度从最高点开始下降时，驱动镜头模组返回对比度最高的状态，从而完成对焦。

而相位对焦则是通过在传感器上加入光线感应像素，直接感知对焦物体光量，从而直接对焦到准确位置。虽然速度更快，但从原理中我们也能发现相位对焦的缺点：在弱光环境下很难区分对焦物体和非对焦物体的光量导致对焦困难。所以即使是目前采用了相位对焦的苹果、华为等产品也采用了相位对焦+反差对焦的双重对焦方式保证对焦的快速和准确。

现有市面上手机的激光对焦传感器功率较小，也就是说对于近处物体的对焦速度提升明显，而对于远处物体作用则较为微弱。这也是为何要在激光对焦前面加上辅助两个字的原因。2016年智能手机市场多种对焦方式混合对焦提升对焦速度的模式基本已经成为主流。例如我们说到的相位对焦、反差对焦、激光对焦，甚至双摄像头三角定位对焦有望在同一款手机上出现，成为旗舰智能手机的标准配置。

双摄像头派系之争

正如传感器有分COMS与CCD等派系之分，双摄像头也有多种派系，在双摄像头手机普及之前，我们有必要了解一些这些双摄像头派系，如今在手机上面的双摄像头主要分为三个派系。

同像素平行双摄像头：第一个派系为荣耀6 Plus上面的双摄像头，其采用了平行设计，两个摄像头硬件规格一模一样，共同合作发挥作用。这种双摄像头可以共同参与成像，并且拍照时进光量与感光面积是单镜头的2倍，假若后置两颗800万的镜头，成像分辨率可以达到1300万像素，有效像素尺寸提升到1.98um，成像质量可以与多数家用数码相机媲美。

不过不要以为这种看似直接放两个同样的镜头就可以做到的事情简单，实际上其背后也要有强大的技术支持，不仅要开创独特的算法保证两个摄像头的对焦和深度信息问题，还要解决双摄像头的摆放问题。因为每一个摄像头都有一定的取景范围，必须保证两个摄像头的取景视野不会重叠，而且当前的手机技术，并不能将两枚摄像头做到像人眼一样真正平行，所以目前仅能将两枚摄像头取景交错角缩小到θ=0.1，再通过算法让合成的照片不至于出现叠影。

这种双摄像头的摆放问题就导致了这类双摄像头的缺陷，如果在日常使用中出现意外导致两个摄像头的摆放位置出现位移，那么内置的算法就难以再对摄入的照片进行优化，因此搭载这类双摄像头的手机一般都需要强硬的外壳支撑，避免双摄像头位置发生错位。

同像素黑白双摄像头：第二个派系是360奇酷旗舰版派系，后置的主副摄像头分别采用了索尼IMX278与经过特别定制的索尼IMX MONO两种镜头，同为1300万像素但工作原理不同于同像素平行双摄像头，两个镜头前者为彩色摄像头，而后者为黑白摄像头，在两者的共同作用下，提升成像质量。

这种彩色+黑白夜视智慧双摄像头，可以说是手机拍摄性能的一次革命，因为这种双摄像头可以很好的处理目前绝大多数摄像头都难以处理的夜拍情况，这种镜头在夜拍状态下表现非常优秀。通过将两颗镜头拍摄的相片合成，来实现暗光下亮度提升2倍、噪点降低95%的效果。

这种双摄像头在面对多数的拍摄场景下，只启用主摄像头即可，而在弱光环境下，启用副摄像头可以提升画面的纯净度。此外这种双摄像头还提升了对焦速度，其利用双摄像头和对焦物体之间的三角测距原理，在闭环对焦马达的协助下可以实现较高的对焦速度。

不同像素立体摄像头：第三个派系是HTC M8开始出现的双摄像头，这两个摄像头有主副之分，主摄像头负责成像，而副摄像头负责测量景深数据。

这种双摄像头采用类似微软的Light Coding技术。在拍摄时发出近红外线的连续光可以进行对空间的测量和编码，然后再通过感应器读取编码，再解码后可以拍摄完成不同景深的图像。这类摄像头的优势在于即使我们没有摄影基础，我们也可以通过这类摄像头强大的传感器和处理器拍摄出有明显景深效果的照片。

这类双摄像头还有一大特色就是先拍照再聚焦，即先将场景拍照下来，在根据需求对焦选图。这个功能的学名应该叫光场相机。其原理大概是通过记录整个光场内每一条光线的颜色强度角度，形成一个3D光线矩阵，输出照片时只要取某一个平面上成像。不过缺陷是由于光线摄入量过多，导致单个文件巨大。

为何双摄像头普及慢？

算法稀缺、制造难

华晶光电业务副处长柯泓成表示，目前阻碍双摄像头快速普及的困难主要有：第一是算法资源稀缺，第二是制造难，第三是双摄像头模组+算法+平台的桥接整合。

东莞东聚代表则表示，手机空间限制、主芯片支持、模组精度、校准及APP应用都成为行业发展的瓶颈。

作为全球领先的光学防抖及自动对焦系统解决方案提供商，爱佩仪（以下简称APP）总经理洪航庆表示，双摄像头在量产中面临的首要问题是装配工艺。他相信双摄像头将成为中高端手机的主流技术。通过算法补偿，APP的双OIS摄像头技术可以大大提高图像的一致性。

从目前来看，整个双摄像头模组的良品率非常低。只能控制在有限的一定的水平，通过APP算法对镜头光轴的补偿，可以把良品率有一定程度的提升。APP还拥有尺寸最小的光学防抖马达，可以直接满足双摄像头的尺寸需求。

双摄像头不是终点

我们的目标是相机阵列

其实我们开头取消一代宗师Nokia路走偏还是不对的。2013年，Nokia就和Pelican公司达成合作，着手测试由16个镜头组成的阵列式摄像头。该摄像头采用4×4的阵列组合，每个镜头都可以单独捕捉图像，然后合并成一张照片，可以实现单一镜头无法达到的效果，比如大景深。消息称诺基亚已开始研制搭载该摄像头的智能手机，甚至可能已经开始进行相关测试。

相比传统相机，由16个镜头阵列组成的摄像头能够拍摄出更大的景深空间，甚至能够呈现出3D效果。通过Pelican公司独有的图像处理技术将16 张照片整合渲染成为一张照片。

阵列相机不需要VCM（微型马达），拍摄时不需要对焦，它抓取全景深的图像，通过CPU和图形处理器的后处理来实现任意对焦需求。但当时没有流行起来主要有两个原因：第一个对主芯片的运算要求太高，第二是当时单个摄像头的像素不高，没办法显著提升画质。但技术向前发展，以上这些瓶颈很显然将不再是问题，未来更多摄像头的加入，将会给手机带来更多更新的应用和商业模式。

也许，不久的将来，你的手机背后将会如同蜜蜂和蚂蚁一样的复眼，虽然对密集恐惧患者不是好事，但是这种相机在微型广角无限景深监视设备、内视镜等监视技术领域具有广泛应用前景，其柔性结构设计也可为其他仿生照相机技术提供新的设计思路。