人为什么要有两只眼睛?从拍照的角度来告诉你!

作者: 李昂鲸Wow

来源: 果壳网

发布日期: 2017-07-25

本文探讨了人类拥有两只眼睛的原因,以及从拍照角度分析双摄像头的技术原理和应用,特别是荣耀9手机的双摄像头技术。

眼睛是个很有趣的话题。从扇贝边缘的一排蓝色小眼到让密恐患者不可自拔的昆虫复眼再到哺乳动物的两只眼睛,原理和形态都各有不同。不过在高等动物中,眼睛都是成对出现,没有只有一只眼睛的动物——独眼巨人只在传说中才有。我们长两只眼睛并不只是为了对称。有一个很重要的原因是能够更加快速准确地判断距离。举个例子,地上有100元钱,大脑如何判断出这张100元钞票与你的距离,以便于你准确的捡起它呢?

我们将这放到双眼作底角、100元钱做顶角的等腰三角形中来分析,钞票离人的距离远,等腰三角的腰就长,底角也就越大,当钞票无限远时,底角无限接近90度(此时证明你视线所及范围内没钱),这个角度就是人眼偏转角度,大脑可以通过感知人眼的偏转角来确定物体的位置与距离。而其他类似眼睛的设备——比方说手机摄像头——是如何快速捕捉生活中的美好瞬间并记录下来的呢?是不是与眼睛一样也需要两个呢?

手机的对焦方式一般有四种:除了类似人眼的深度对焦之外,还有不少从其他设备上借鉴来的方法,例如从单反相机上移植的对比度对焦和相位对焦、从雷达学来的激光对焦。对比度对焦:它以对比度最大的点来作为对焦准确的点。想象一块黑板挂在白墙上,如果对焦准确的话,最清晰的应该是对比度最大的黑板边缘。但是如果拍摄对比度不够或者纯色的画面会出现对焦时间过长和精度不够的问题。

相位对焦:当你想在光线充足的地方帮你女朋友拍照时可以选择相位对焦,这样速度更快、运算量更少,但如果是暗光处选择相位对焦的话,你女朋友可能会和你分手。激光对焦:类似于雷达,需要在智能手机的镜头上附加一个微型红外激光发射器,通过激光反射回的时差确定距离。这种对焦方式比较适合较暗的环境,但拍摄目标很远的话激光可能会“一去不回”。

随时随地捕捉美好瞬间的最佳方法就是能够采用混合对焦的方式,以荣耀9为例的双摄像头可以做到融合4种对焦方式,极大提升对焦速度!记录生活---秒变别人家的男朋友。在帮女朋友拍照的时候如何才能拍出来单反的效果,让你瞬间化身为别人家的男朋友呢?

手机的变焦通常有光学变焦和数码变焦两种,光学变焦通过移动镜头组来实现,单反多采用此类变焦方法,但是采用此类变焦方法会使手机机身变得十分厚重;数码变焦相当于在手机里直接做点 PS 工作,把每个像素的面积增大来实现图图片的放大,这势必会导致画面的不清晰,无法展现你女朋友的美貌。然而把女友拍得(像她想象中一样)好看简直不要太难。而“Hybrid Zoom”混合变焦功能和两者都不大一样。

以采用此项技术的荣耀9为例,它装备一个2000万像素黑白摄像头和一个1200万彩色摄像头,焦距和光圈都是一样。在变焦时,手机的处理器会根据2000万像素与1200万像素两颗摄像头的单个像素差进行一系列复杂运算,将画质精细化后再进行画面裁剪,然后用彩色摄像头获取的颜色信息填充;这样,变焦的图片会更锐利,不会像其他数码变焦那样糊成一片。这和 iPhone 系列的双摄像头也不大一样。

iPhone 的双摄像头是一个长焦一个广角,在不同距离切换;黑白和彩色搭配的双摄像头则是为了更好地突出照片细节。手机拍照和相机一样,画质主要由镜头、感光器件(一般是 CMOS)、图像信号处理器(ISP)和后期算法决定。一般单摄像头的工作原理为:光线进入镜头,被感光器件捕捉到,并在每个像素中将光线强度转化为电量大小。感光器件并不能分辨颜色,因此光线要先经过一层滤色片,才能获得颜色信息。

一般滤色片上每四个像素为一组,其中一个上覆盖红色滤色片,一个覆盖蓝色,还有两个都覆盖绿色来模仿对绿色最敏感的人眼。覆盖滤色片后势必会减少像素的进光量,在暗光时效果变差;而若采用黑白与彩色的双摄像头的搭配则完全不必考虑这些,黑白摄像头因为无需滤色片也无需分解,这就像是我们在夜间会放大瞳孔来获得更多光线一样,也就能在暗处分辨更多的细节。

荣耀9就是用这样的方法,以黑白摄像头捕捉细节,以彩色摄像头获取颜色信息,然后将颜色叠加在黑白的照片上。这样细节和颜色两不误,非常适合夜景或者暗光拍摄。双摄像头的更多玩法因为两个摄像头的像素数不一样,所以还需要图像处理算法来把景物和颜色对应。不过当然,在这部手机里,算法的贡献远不止于此。

通过识别特征来识别人脸、通过识别皮肤加以后期处理来自动美肤,这些常规功能当然都有;还有更智能的基于先验知识的算法,可以识别照片中的要素并加上特定的效果——例如突出前景而模糊背景的大光圈效果、针对人像摄影的美化效果等等,让荣耀9在拍摄上更胜一筹。双摄像头已经成为了一种新的趋势,就像是手机的双眼,与人类的双眼一样观察记录着生活中的点点滴滴。

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