手機(jī)攝像頭為啥越來越多了？

在今年的出行中，我很明顯的能感覺到景區(qū)里游客們使用單反、微單或者卡片機(jī)拍照的越來越少，而使用手機(jī)拍照的人越來越多。原因很簡單，手機(jī)拍照性能越來越強(qiáng)，甚至一定程度達(dá)到專業(yè)相機(jī)的水準(zhǔn)，因此再多帶一部相機(jī)出行就沒那么必要了。

而手機(jī)之所以能在拍照能力上顯著提升，其中最為關(guān)鍵的原因之一就是——手機(jī)的攝像頭越來越多了。

比如iphone11的三攝。

現(xiàn)在旗艦機(jī)標(biāo)配的四攝（下圖以三星Galaxy A9s為例）。

華為P40 pro+的五攝。

三星申請專利的六攝。

以及LG申請專利的喪心病狂的16攝。。。

再這么發(fā)展下去，相信隨著智能手機(jī)市場競爭愈發(fā)激烈，手機(jī)廠商們會(huì)把越來越多的攝像頭塞到手機(jī)上去，總有那么一天，手機(jī)摔下去不是怕屏幕碎了，而是怕把手機(jī)背面的一面攝像頭磕碎了。

對于手機(jī)廠商來說，使用越多的攝像頭，成本無疑會(huì)更高，那么手機(jī)廠商們這么做圖啥？

01 增加手機(jī)攝像頭焦段

大家拍遠(yuǎn)處物體經(jīng)常會(huì)使用變焦的功能。所謂變焦，就是提升手機(jī)鏡頭的焦距，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)處物體在畫面中拉近放大。

但是，以往手機(jī)的變焦，普遍是數(shù)碼變焦，所謂數(shù)碼變焦，就是其實(shí)遠(yuǎn)處物體并沒有真實(shí)的被拉近，而是手機(jī)將圖片中的一部分截取出來放大，以實(shí)現(xiàn)變焦的效果，后果就是圖片的清晰度下降。

而對于單反相機(jī)來說，當(dāng)你調(diào)整鏡頭焦距時(shí)，則實(shí)現(xiàn)的是光學(xué)變焦。在光學(xué)變焦下，遠(yuǎn)處物體通過單反鏡頭的光學(xué)調(diào)整，真真實(shí)實(shí)的放大呈現(xiàn)在屏幕上了，放大后的圖像沒有任何的分辨率損失。

光學(xué)變焦與數(shù)碼變焦下圖像清晰度的差別對比

那為啥單反相機(jī)就可以通過一個(gè)鏡頭實(shí)現(xiàn)光學(xué)變焦而手機(jī)就不行呢？

因?yàn)閱畏聪鄼C(jī)一般來說是長這樣?jì)鸬模?/p>

相機(jī)之所以需要這么大的鏡頭，是因?yàn)殓R頭內(nèi)部其實(shí)是一組鏡片的組合，剖開看是這樣的：

而就是這些鏡片在鏡頭內(nèi)的各種挪動(dòng)（當(dāng)你用手調(diào)節(jié)變焦環(huán)時(shí)），才最終實(shí)現(xiàn)了圖像無損的光學(xué)變焦功能，單個(gè)鏡片是無法做到的。

所以假如你能接受把這么大一個(gè)鏡頭懟在手機(jī)上，那么手機(jī)也同樣可以實(shí)現(xiàn)單反相機(jī)一樣的光學(xué)變焦能力，比如這樣：

但事實(shí)上沒人能接受平時(shí)揣在褲兜里的手機(jī)這么笨重。

于是乎，手機(jī)廠商為了提升手機(jī)的光學(xué)變焦能力，就通過為手機(jī)添加多個(gè)不同焦段的攝像頭這種比較“蠢”的方式，來實(shí)現(xiàn)手機(jī)能在多個(gè)光學(xué)焦距下拍照的能力。

比如華為的mate30，其3個(gè)攝像頭分別對應(yīng)3個(gè)定焦焦距，通過算法實(shí)現(xiàn)在3個(gè)不同定焦焦距（下圖中的xxmm就是鏡頭焦距的單位）下的光學(xué)變焦，這樣就不會(huì)出現(xiàn)數(shù)碼變焦造成的分辨率損失問題了，于是乎手機(jī)可以在薄薄的機(jī)身上實(shí)現(xiàn)單反相機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的光學(xué)變焦功能。

02 實(shí)現(xiàn)更好的虛化效果

單反相機(jī)與手機(jī)相比，除了鏡頭大之外，機(jī)身也很大，這么大的機(jī)身主要作用之一就是要放的下尺寸較大的圖像傳感器。

不像幾十年前使用的膠卷相機(jī)，當(dāng)下所有數(shù)碼相機(jī)，無論是單反、卡片機(jī)還是手機(jī)/家用攝像頭/行車記錄儀，都要通過一個(gè)叫做圖像傳感器（感光傳感器）的高端元器件將鏡頭投射進(jìn)來的光信號最終轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像上的每一個(gè)像素。

雖然現(xiàn)在很多手機(jī)廠商總是過于突出展示自家產(chǎn)品拍出的照片分辨率有多高，但其實(shí)，真正對照片畫質(zhì)影響最大的是圖像傳感器的尺寸。而之所以單反相機(jī)、微單相機(jī)、卡片機(jī)之間價(jià)格相差這么大，假如不考慮鏡頭的差別，其實(shí)主要就在于圖像傳感器尺寸的大小區(qū)別。目前市面上最貴的單反或者微單相機(jī)，一般都是全畫幅的，也就是下圖中灰色的那個(gè)。

N年前的市面最高端手機(jī)iphone 4s，則使用的是圖中最小紅色尺寸的圖像傳感器。而目前市面上最高端的手機(jī)，比如華為的mate30，使用則是1/1.7英寸的圖像傳感器（上圖綠色）。

越大的圖像傳感器除了可以拍攝出更清晰真實(shí)的圖像外，還有一個(gè)很重要的功能，就是可以實(shí)現(xiàn)更好的圖像虛化效果，下圖展示的就是不同圖像傳感器尺寸相機(jī)拍攝的同一對象虛化效果的差別：很明顯左側(cè)大尺寸圖像傳感器的單反相機(jī)拍攝的照片，背景虛化效果更好，被拍攝人物更突顯，照片更好看。

因此，在手機(jī)尺寸目前已經(jīng)不太可能再變大的前提下，手機(jī)使用圖像傳感器尺寸不太可能再有多大的提升空間，因此如果想實(shí)現(xiàn)單反相機(jī)類似的背景虛化效果，就需要靠算法了。簡單來說，就是讓手機(jī)判斷出圖像中哪兒是被拍攝物體，哪兒是無關(guān)緊要的背景，進(jìn)而把背景虛掉，讓主體清晰。

這時(shí)候景深鏡頭就要出馬了。目前主流手機(jī)景深鏡頭多為ToF鏡頭，ToF，全名叫做Time-of-Flight，粗暴翻譯就是飛行的時(shí)間。誰的飛行時(shí)間？紅外線的飛行時(shí)間。

ToF鏡頭會(huì)向前方發(fā)射紅外線，并計(jì)算投射到不同點(diǎn)位的紅外線反射回來的時(shí)間，根據(jù)時(shí)間差，就可以得知不同點(diǎn)位到手機(jī)鏡頭的距離，進(jìn)而識別出被拍攝畫面不同平面的深度，也就是景深。

這樣，手機(jī)就知道誰和被拍攝主體（就是對焦的部位）在一個(gè)平面、誰和被拍攝主體不在一個(gè)平面（前景或者背景），就可以實(shí)現(xiàn)僅僅清晰展示被拍攝主體、虛化掉其他景深物體的效果了。

原理倒是不復(fù)雜，其實(shí)就是傳感器尺寸不夠，ToF算法來湊，所以手機(jī)拍出的虛化照片或多或少會(huì)存在由于景深判斷不準(zhǔn)造成的拍攝物體邊緣模糊的現(xiàn)象。

03提升圖像畫質(zhì)

除了以上兩個(gè)主要多攝功能，手機(jī)攝像頭還有比較高端的玩法，歸根結(jié)底就是進(jìn)一步提升手機(jī)拍攝圖片的清晰度、真實(shí)度、還原度，比如純黑白鏡頭。顧名思義，這是一顆只能識別亮度，不能識別色彩的鏡頭，其更能識別出畫面的細(xì)節(jié)，必須與彩色鏡頭結(jié)合才能生成更清晰的彩色照片。

04 手機(jī)需要這么多攝像頭嗎？

很多用戶會(huì)說，手機(jī)多攝像頭就是手機(jī)廠商間惡性競爭下的強(qiáng)行增加賣點(diǎn)之舉，但其實(shí)我倒是認(rèn)為手機(jī)的多攝更多是無奈之舉。就像一旦你接受了1080P、4K、8K的視頻清晰度后，再返回來看480P的視頻就會(huì)覺分辨率辣眼睛一樣，一旦你已經(jīng)接受了手機(jī)拍照應(yīng)該不輸于相機(jī)的設(shè)定后，就很難再走回頭路，于是乎，手機(jī)廠商們?yōu)榱藵M足消費(fèi)者更高的欲望，只能在當(dāng)前攝像頭技術(shù)、圖像傳感器技術(shù)并無變革的情況下，采用這么一種看似扯淡、實(shí)則合理的方式來實(shí)現(xiàn)手機(jī)攝像技術(shù)向其極限的一步步邁進(jìn)。

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