涵蓋蘋果、小米、華為，從原理分析『手機雙攝』

不管從何種方面入手分析，手機廠商採取雙攝，無非就是想彌補單攝的各種不足之處。我們知道，由於體積、應用等各方面限制，目前手機攝像頭基本都是小底（cmos尺寸，和相機相比）和廣角（絕大部分安卓手機是等效24mm，蘋果是28mm上下），由此帶來了高感表現差（主要是由於cmos單位尺寸小）、背景幾乎沒有虛化（和單反相比，源於小尺寸cmos和廣角）、特寫不足（用廣角鏡頭拍特寫還真是彆扭）。目前幾種方案雙攝的存在，基本都是想解決以上各個問題。

本文主要從華為旗下的P9和V8，紅米pro和小米5s plus，以及iPhone 7 plus分析。我都看了這幾台手機的發布會直播，也都親手試用過。

單獨工作還是協作工作？

所有雙攝，或橫或豎，都是並列在一起的兩個攝像頭，而基本都是存在著主攝像頭和輔助攝像頭的區分。

然而，如果僅僅考慮微距拍攝，顯然兩個攝像頭明顯的會從兩個完全不同的角度拍攝，如果是採取合成照片的方案，這導致兩張圖片根本無法通過演算法合成，這種情況顯然只是主攝像頭單獨工作。

為了虛化背景、更好的高感表現，或者其他效果，顯然需要輔助攝像頭的幫助，由於在稍微不同的位置拍攝，則需要一定的對焦距離以上才能採取合成照片的方法達到特殊效果。

另一方面，單單從iPhone 7 plus的「無損變焦」來看，顯然從28mm逐步變焦到56mm，存在著從廣角鏡頭切換到「長焦」的情況，從這方面分析，是交替工作，本質上也是單獨工作。

華為的典型方案

華為是比較明顯的「等像素等焦距-彩色&黑白雙攝」方案：兩個相同像素、相同焦距的黑白和彩色攝像頭。儘管華為發布會上太多的強調虛化，甚至以比較誇張的口吻來描述，據說也錯用了樣張。

虛化，可以大大的突出主題，做到焦內刀割的銳、焦外化奶的柔，這往往都是大光圈單反相機的特徵。然而據說雙攝的一個攝像頭用來拍攝，另一個用來測距，然後「硬體級」的達到虛化背景的效果。阿攝分析，在技術上可能是可行的，用來拍攝的攝像頭自然都理解，用來測距的攝像頭只要測出所拍所有物體的距離，加上演算法來模擬小景深的虛化背景效果。然而，此時這個測距攝像頭是作為雷達來使用的，甚至根本不需要這個攝像頭的存在，用來拍攝的攝像頭也能在拍攝前後測出所拍物體的距離，從來模擬虛幻背景。

從原理上講，由於手機攝像頭的小底和廣角，是不可能從光學上就能達到小景深的虛化背景效果的，雙攝達不到，百攝也無能為力。所謂的「硬體級」也僅僅是ISP的晶元硬體級，而非光學硬體級。所謂虛化背景，也都是演算法模擬出來的（本質上也都是後期出來的），目前技術所做出來的效果，我的評價是慘不忍睹的，華為是，下面要說的的紅米pro也是。主體和背景的邊界處理慘不忍睹；對於主體和背景的判斷也經常出現偏差，該虛化的沒有虛化，不該虛化的虛化了；虛化程度沒有隨著距離的變化而過度，非黑即白；本來焦外應該銳化的光斑邊緣也一併被虛化了。

其實，彩色黑白配的雙攝結構，更有利於做好HDR，因為黑白攝像頭天然對弱光條件下游更好的高感表現。不僅因為黑白攝像頭機構上沒有濾光有更多的通光量，更是直接避免了彩色噪點。如果從仿生學來講，人眼在弱光條件下工作的視錐細胞有更好的高感但分辨顏色不力（本質上也是黑白的）。HDR的思路有很多，有直接拉動態範圍的，有不同曝光合成的，但利用黑白影響的弱光細節表現合成到彩色照片中去，也是一種很好的理論可行思路。在手機攝像頭HDR實踐中，肯定可以作為調整動態範圍的補充。

變化著的小米方案

紅米pro是小米發布的第一款雙攝手機，採用兩個等焦距、不同像素的彩色攝像頭，稍低像素攝像頭作為輔助攝像頭，主要作為測距的雷達使用，由此來合成刀銳奶化的單反式照片。發布會上，也是大談背景虛化能力。原理如上文分析華為的一致。

然而927發布的小米5s plus，作為小米第二款，則改變成了等像素、等焦距的「黑白彩色配」，主講兩個攝像頭在細節上的配合，發布會上對於模擬虛化背景一事居然完全沒有提及。

小米新品5s，由於採用大底cmos，天然有弱光和HDR的優勢。而5s plus，單個像素尺寸沒有5s大，但是擁有黑白攝像頭的輔助，也有利於合成弱光和HDR的優勢。至於兩者誰的表現更好，還有待實機測試。

非常有趣的是，國產手機表現最好的小米和華為，在雙攝道路上目前走向趨同，然而都曾非常固執的想在虛化背景上大有作為，儘管效果有點慘不忍睹。不同的可能是小米從大談虛化背景，到改變方案、不講虛化背景、只講細節表現；華為目前還是虛化背景派，未來是否會有更加務實的改變，還有待觀察。

長短焦配合的蘋果方案

iPhone 7 plus採取了28mm和56mm的等像素雙彩色攝像頭。28mm是廣角木有問題，56mm儘管只是標準焦距，但對於都是「偏短」的手機攝像頭來說，或許還真是「長焦」了。

這種不同焦距的雙攝，直接好處就是無損光學變焦了。由於傳統的手機拍照變焦，都是數碼變焦，本質上只是在原本照片上截取一部分，放得越大像素越低、圖像越模糊。7P的雙攝，在28mm變為56mm的時候，通過切換攝像頭，做到的是無損的光學變焦。但並不表明7P的變焦都是無損變焦，從28mm變到55mm之間也都是有損數碼變焦，56mm以上的變焦也全是有損數碼變焦。

當28mm的攝像頭切換到56mm的攝像頭時候，由於廣角和標頭的透視程度有很大不同，切換時候的「頓挫感」會比較明顯：背景感覺由小變大、由遠變近、虛化程度由底變高。這些都是由於不同焦距的光學物理性質決定的。

至於虛化方面，cook船長在發布會上也沒有多說，甚至有虛化模擬的固件還沒有出來，還需等待蘋果系統更新。

然而不同焦距的配合，尤其在合成照片這件不小的事上，有太多的難度，比如拍同一個美女，28mm拍出來臉部更有立體感、鼻樑也更高，和相對扁塌的56mm成像合成，這是多麼困難的事啊！

如果蘋果也是採用一個攝像頭拍照、另一個攝像頭測距的方式來模擬虛化背景。如果廣角拍照，長焦測距，長焦只能測出其中一部分的範圍，這事就陷入了邏輯不可能的局面。然而，我上文也說過，這要拍攝配合測距，從而合成虛化背景的目的，只要一個攝像頭邏輯上也可行。

蘋果手機的攝像頭往往都是相對小底CMOS，往往其工程師有特殊的洪荒之力，能夠調試出比安卓旗艦大底相當、甚至更好的成像質量，一起其他蘋果固件的更新吧。

總結

一直想寫本文，由於涉及的內容太多，每一個小結都可以是長篇巨論，實在很難精簡；還有就是文章結構的編排上，到底是先介紹原理還是夾敘夾議，是按技術類別分段還是不同品牌分段，都讓我很糾結。但實在要感謝這三個品牌對於手機攝像頭的探索，有了新的玩法和質的進步可能。

目前來看，手機雙攝的確是在這麼一個位置：技術上還存在爭議中普及。三星和國內幾個也是比較主要的品牌目前還沒有雙攝手機產品，但越來越多的跡象表明：未來的旗艦機沒有雙攝都不好意思出來打招呼了。然而絕大部分用戶都不會了解雙攝的真正意義和局限，認為多一個肯定更好。而廠商顯然是被這種用戶的觀念牽著鼻子。

我們期待技術進步，因為以上的邏輯分析都是理論可行的，只是目前沒有做好而已。