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华为第一款双摄 智能手机双摄像头工作原理详解:RBG +RGB, RGB + Mono

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前一篇介绍了为什么会出现双摄像头(简称双摄)手机以及它的典型应用,下面来分析一下双摄的工作原理。

由于双摄技术的快速发展,目前已经衍生出了几种不同的双摄硬件和算法配置解决方案。不同手机厂商可能有不同的双摄配置,比如华为荣耀P9采用的就是黑白相机+彩色相机的硬件配置,而iPhone 7 plus采用的就是广角+长焦的配置。此外,随着技术的演化,同一厂商也可能推出多种不同的配置。比如,华为2014年底推出第一款双摄手机是荣耀6plus,后置两个相同的彩色相机平行排列,2016年推出的年度旗舰产品荣耀P9则是黑白相机+彩色相机的配置。

因此介绍原理之前,先对目前双摄的配置进行粗糙的分类。双摄手机一般包括一个主摄像头和一个辅助摄像头。根据不同的应用需求和侧重点,目前双摄手机通常有以下几种不同的组合形式:

1、彩色相机 + 彩色相机(RGB + RGB),主要用于计算景深,实现背景虚化和重对焦

2、彩色相机 + 黑白相机(RGB + Mono),主要提升暗光/夜景影像拍摄质量

3、广角镜头 + 长焦镜头(Wide + Tele),主要用于光学变焦

4、彩色相机 + 深度相机(RGB + Depth),主要用于三维重建

以上1、2、3的组合本质上是一种“叠加”。即把两个镜头拍摄的图像叠加融合,来达到提升拍摄质量、背景虚化、光学变焦等功能。这种应用双摄像头拍摄的图像差距越小越好,这样算法进行“叠加”的时候才能更精确。理论上两个摄像头离的越近越好,目前大部分双摄手机都是基于这样的配置,两个镜头之间的基线(两个镜头的间距)很短,一般都是10mm左右。而人类双眼的基线均值是64mm,相比之下目前的双摄手机基线太短,只能计算较近物体的景深(浅景深)。

1、彩色相机 + 彩色相机

单反相机让人为之着迷的一点便是通过调整不同光圈值,拍出如梦似换的背景虚化效果。我们知道,单反相机通过增大镜头光圈可以缩小拍照时的合焦范围。如下图,黑色的小人代表了拍摄的清晰范围,当采用较大光圈时,只有在对焦点附近的小人是清晰的,对焦点前后的小人都被模糊掉了。

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