原标题：阅读双摄像头工作原理
自功能机时代以来，手机摄影已成为人们日常使用的一种功能，自进入智能机以来，其地位不断提高。注意力往往是创新的爆发，这在手机拍照中是合适的。无数技术越来越多地应用于手机拍照：3D拍照，背景模糊，光学变焦，光学防抖，双核对焦...以及越来越大的光圈和传感器尺寸，每一项技术都大大提高了手机拍照的质量和整体体验。但是，只就是这样。...
如今，大多数制造商都推出了自己的双摄像头手机
于是这两年火遍天下的双摄。如果说11/12年LG Optimus、HTC EVO 3D属于手机双摄萌芽期，14/15年荣耀6 Plus、奇酷旗舰版属于双摄探索/发展期，那么16/17年iPhone 7 Plus、华为P10、vivo Xplay6、小米6、OPPO R11、nubia Z17、一加5们一个个问世代表着手机“双摄”的正式普及和成熟。也说明手机双摄时代正式到来。
如今，似乎每个人都在讨论双摄。手机发展的一个趋势是轻薄，7mm逐渐成为手机薄厚的标杆和分水岭。如果你想在如此轻薄的手机上追求更高的成像质量，即使有上述技术支持，受传感器尺寸和镜头质量的影响（这两个项目直接决定了手机的成像质量），就像政治上提到的主要原因和次要原因一样。因此，即使单摄像头参数好，也会出现高感性能差、背景模糊不足、特写缺乏等问题。此时，在摄像头的基础上添加一个，以提高手机的整体摄影质量已成为一个新的突破。
事实上，双摄像头的理论基础是在横向空间的平面上扩展原本需要纵向空间的光学系统。即使达到成像水平，摄像头也不会突出影响手机整体美观。目前，主流双摄像头的功能可分为两类：1。利用双摄像头产生三维视觉，获取图像景深，利用景深信息虚拟背景，3D扫描、辅助对焦、动作识别等应用；2.利用左右两种不同的图像信息进行集成，以获得更高的图像质量或实现光学变焦，如分辨率、颜色和动态范围。这两类大致可以分为四点:1。距离相关的应用可以通过双摄像头测距来应用。目前应用最广泛的是背景模糊；2.光学变焦；3.暗光增强；4.3D拍摄和建模。其中每一点展开来都是一大篇幅，在这里就不做过多赘述。
那么问题来了，双摄像头的工作原理究竟是怎样的？虽然都是两个摄像头，但主摄像头和副摄像头的工作原理却大不相同。目前，双摄像头手机的工作原理如下：1.颜色 彩色摄像头(RGB RGB)，优点是可以计算景深，实现背景模糊和重新对焦(即拍照后对焦)；2.颜色 黑白相机(RGB Mono)，优点是可以提高夜间暗光或手机成像质量；3.广角 长焦镜头(Wide Tele)，这种组合最大的优点是可以实现光学变焦(目前大部分主流手机厂商采用的双摄像头原理)；4.颜色 深度相机(RGB Depth)，三围重建可以实现。通过这四种组合实现了上述双摄像头的功能。
iPhone 7 Plus、OPPO R目前主流旗舰11采用广角 长焦双摄方案
四种，颜色 黑白相机(RGB Mono)和广角 长焦镜头(Wide Tele)两种应用最广泛，两种双摄像头的代表是华为P9/10系列、Mate 9系列和iPhone 7 Plus、OPPO R11系列和小米6等。今天，让我们先谈谈广角制造商认可和使用的广角 长焦镜头的双摄像头方案就是其中的代表iPhone 7 Plus目前最热门的手机之一OPPO R11。
数字变焦与光学变焦对比
前面提到的，广角 长焦镜头组合的最大优点是可以在手机上实现光学变焦。光学变焦(Optical Zoom)它实际上是相机上的一个术语，它通过改变光学镜头组结构来改变镜头焦距，从而实现变焦。但镜头组结构复杂，整体尺寸无法放置在手机中。如果以前的手机想放大图片，方法是在后期切割图片，然后放大部分图片，结果是图片中的每个像素面积都会增加，图像的图像质量会严重压缩。而广角 长焦双摄解决了这个问题，在手机中实现了光学变焦。
广角 长焦双摄像头的光学变焦在于左右摄像头有不同的视角，这样两个摄像头就会有不同的拍摄范围。想拍广角照片时，可以用左摄像头拍照。想要长焦照片，用右摄像头取景，获得长焦效果。一般来说，广角镜头的取景范围更广，但不能得到远处的物体；虽然长焦镜头的取景比较窄，但可以看得更远。这样，广角和长焦镜头的组合可以通过镜头切换和算法实现相对平滑的变焦。
以iPhone 7 Plus以1200万像素和28为例mm广角镜头焦距 1200万像素、56mm通过28mm广角和56mm切换长焦摄像头，实现两倍无损变焦。单反相机上的无级光学变焦虽然无法实现，但在手机上已经成为绝对的领先方案，OPPO R11、小米6、一加5等都采用了同样的方案。
接下来再说说OPPO R11采用1600万 广角2000万像素摄像头 长焦解决方案，有f/1.支持2倍光学变焦和10倍数字变焦的超大光圈。很多人可能会想，为什么长焦镜头像素比平时主要使用的广角镜头像素高？这是因为广角镜头在变焦时会失去图像信息，高像素长焦镜头会得到弥补，从而保证手机成像质量，提高手机变焦性能。
OPPO R11两倍光学变焦
此外，广角 长焦双摄像头还将根据拍摄的环境光决定使用哪个摄像头。简单来说，副摄像头通常用于光线好的时候，主摄像头用于光线不好的时候。这就是为什么主摄像头性能更好，在弱光下可以很好地控制噪声，以确保图像的亮度，这就是为什么它通常使用广角 长焦双摄方案手机主镜头光圈大于副摄像头光圈的部分原因，如OPPO R11、主摄像头光圈f/1.7.副摄像头光圈f/2.6；iPhone 7 Plus主摄像头光圈f/1.8，副摄像头光圈f/2.2。这也解决了另一个问题，就是前面拿iPhone 7 Plus例时提到，广角 长焦双摄像头手机的光学变焦是通过在广角镜头和长焦镜头之间切换实现的。因此，如果此时用手挡住副摄像头，即长焦镜头，当从广角切换到长焦镜头时，会检测到长焦镜头，发现此时环境较差，从而切换回广角镜头，因此，在挡住长焦镜头的情况下，变焦仍然可以实现。
在这里，相信大家已经对双摄影和广角了。 长焦双摄影的原理应该有一个大致的印象，经过野蛮的成长，回到最终的体验，仍然是制造商自己的研发实力和技术积累，如果从照片的角度来看，苹果、三星和OPPO了。双摄影的特殊性在于它影响手机的照片，而不是2K屏幕或综合屏幕是可有可无的，因为当单摄像头的创新不能再大大改善手机成像时，双摄像头非常重要，或者双摄像头是手机成像开发过程中必须经历的一步。
而以iPhone 7 Plus、OPPO R以广角为代表 长焦双摄像头方案是方案是最成熟、体验最好的双摄像头方案之一。就目前的成像体验而言，变焦和虚拟并不令人失望。对于手机照片，没有什么是相机无法解决的。如果是这样，那就再来一个。
双摄像头没有缺点吗？
为什么大家都开始用双摄像头? 近年来，手机摄像头技术发生了翻天覆地的变化。最早在诺基亚手机上使用200万像素的主摄像头让许多朋友羡慕不已。后来，手机摄影水平飙升。从800万到1300万不等，很多手机都使用了2000万像素摄像头，还增加了大光圈、大像素等技术，水平很高。
在这个时候，许多制造商必须考虑如何提高手机的摄影水平？
每个人都记得那一年HTC推出双摄像头手机EVO 3D(不得不说HTC当年在手机行业也做出了很大贡献)，用双摄像头给大家带来更好的拍照效果。
目前有三种双摄像头，第一种是黑白 黑白摄像头负责色彩组合捕捉更多细节，使手机拍照效果更好。第二种是颜色 彩色组合也是大多数手机使用的双摄像头组合。两个摄像头同时拍照，不仅可以记录物体的景深数据，还可以有两倍的进光量。另一种是广角 这也是长焦的组合iPhone 7 Plus等待旗舰摄像头组合。
双摄有什么好处？
那么双摄影有什么好处呢？双摄影最明显的效果是具有优异的背景虚拟效果，可以虚拟背景，突出主体。
此外，双摄像头还可以使照片的效果更好。双摄像头可以捕捉到更多的风景细节，并与大像素点和大光圈一起实现更好的照片效果。同时，双摄像头也有更有趣的游戏玩法，比如3D在努比亚，摄影，克隆相机和其他游戏Z17都表现出色。
那么双摄没有缺点吗？
当然，科学技术的发展有优缺点。双摄像头不仅会给我们带来更好的摄影体验，还会带来缺点。首先，许多手机支持背景模糊功能。此时，一些手残党不可避免地模糊了主题，在拍摄风景时，他们经常模糊风景。
一些手残党拍虚了所有的风景
此外，一些手机的双摄像头在拍摄时对焦速度会很慢。最近，当我使用一部双摄像头手机时，有一种情况是，我可以长时间拍照。
双摄像头现在很受欢迎，我们在购买手机时也应该擦亮眼睛。一些手机的双摄像头可能只是一个噱头，而一些杂项品牌的手机可能只是看起来像的双摄像头。目前，一些旗舰手机的双摄像头效果非常好。您可以在购买机器时尝试双摄像头带来的新体验。
双摄一定比单摄好？
既然双摄像头有各种优点，为什么制造商没有推出双摄像头产品？比如索尼和三星。你知道，高端手机的相机传输器已经近乎被索尼垄断了。索尼不可能是在硬件方面遇到了障碍。而三星在智能机拍照能力上的造诣更是了得，没理由不再进一步。
我们能说索尼今年的旗舰产品Xpperia XZ Premium的拍照能力不足吗？显然是不能的。光是逆天的960fps摄影就已经证明了索尼的强大。事实上，索尼之所以没有选择双摄，在于索尼认为单摄的潜力还没有被压榨干净。目前双摄技术并非十分成熟，单摄在画质上完全可以同双摄一战。
三星本年度旗舰Galaxy S8没有使用双摄，则应当是光学指纹模块的锅。从曝光的三星Galaxy S8的原型机就能看出。三星是研发了搭载双摄像头版本的Galaxy S8。但是，最终的市售版并没有搭载双摄，反而是将指纹识别模块放在了摄像头旁边。
根据种种消息可以推断，三星本是有意推出双摄版本的Galaxy S8，但由于光学指纹模块出现问题，因此做出了妥协。好在，三星Galaxy S8的单摄效果十分优秀，与双摄手机相比也不落下风，依旧是目前安卓手机的拍照机皇。或许正应了索尼的看法，单摄的潜力还很大。
同时在我们之前的这篇文章中，对比了这三台目前最强的旗舰手机后发现，其实三星Galaxy S8的单摄效果并不会被双摄的华为P10 Plus以及苹果7P拉开太多距离。
特别是最能检验手机拍照性能的高低的弱光环节，即使环境非常恶劣，但三星Galaxy S8样张所带来的效果是很令人惊讶的。虽然高ISO带来的高噪点是很难避免的，但最起码能看清楚物体是什么，色彩明亮、通透、高饱和度，所以更讨好眼球。
这有赖于Galaxy S8支持全像素双核对焦技术(Dual Pixel)，图像处理器上的像素均拥有两个光电二极管，能够快速准确地对焦。因此整体表现最为出色、用时最少。
从目前的实际情况来看，双摄同单摄相比，在画质上并未拉开较大的差距。对于专业的摄影爱好者，双摄可能会赋予他们更大的创作空间。但对于只是日常拍摄的普通消费者来说，着实不必过于在意。
事实上，双摄真正的用武之地应当是AR。目前有消息称，苹果会在下一代iPhone中引入AR功能。当然，即使强悍如苹果，也未必能拿出完美的AR解决方案。只是，如果有苹果开始推动双摄AR方案，那这项技术的成熟，还会远吗？想来不久后，我们就能体验到双摄真正的美妙之处了。
如之前文章介绍，双摄像头的应用主要分为：距离相关的应用，光学变焦，暗光补偿以及3D拍摄和建模。每种应用的原理都有些不同，我们就分别介绍一下相关的原理：
距离相关应用2 |7 t6 u9 ?: t3 K6 _
人眼是很容易对一个物体的距离进行定位，但当人闭上其中一个眼睛后，定位能力就会下降很多。9 g& Q3 ], {8 x+ O, W/ R2 G( t
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双摄像头就是模拟人眼的应用。
简单的说，测距离的话，就是通过算法算出，被拍摄物体与左/右摄像头的角度θ1和θ2，再加上固定的y值(即两个摄像头的中心距)，就非常容易算出z值(即物体到Camera的距离)7 M, X* ~3 l7 V! B3 _
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不过这也很容易推算，若两个摄像头中心距过小的话，可计算的物体距离就会很近。若想算出很远距离，就必须让左右摄像头的距离拉远。
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光学变焦
光学变焦主要是左右摄像头使用不同的FOV(可视角)，这样两个摄像头取景不同。当用户需要广角照片，则用视角为85度的左摄像头取景，获得广角效果。当用户需要长焦照片，则用视角为45度的右摄像头取景，获得长焦效果。0 B1 b- B2 o& R6 H7 E# {2 g! A
为了使左右摄像头拍摄的物体重叠度高，光学变焦的双摄像头模组不能像做距离应用的摄像头的模组那样距离过大，而是需要将左右摄像头摆得越近越好。/ N8 R" H2 K+ W1 g; T% s
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暗光增强
其实第二篇的时候，小编已经简单介绍过暗光增强的原理。一般来讲，做暗光增强就是将两个摄像头一个用RGBG的标准摄像头，一个用去掉RGBG 滤波片的黑白摄像头。RGBG用来获得物体的色彩，而黑白摄像头用来获得更好的进光量，来判断被拍物体的光强强度。然后将两个图片融合即可获得更好的暗光增强。
只是一般来说，有两种融合方法：# c% n+ R% O% I3 d4 m& Y, m
1. 以黑白图片为主体，将彩色图片上获取的每个像素的颜色贴至黑白图片上，将两种图片融合。
2. 以彩色图片为主体，将黑白图片上获取的每个图像的光亮强度补偿到彩色照片上，将两种图片融合。
至于哪种方式更合适做融合，可能仁者见仁智者见智，就不在这展开讨论了。; ?" X. Y9 D2 r' g6 ~: j. D! x
同样，做暗光增强，为了让左右摄像头拍摄的物体重叠图高，此类双摄像头模组也是要求越近越好。
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需要说明的事，华为P9 其实选用的就是这个方式的模组。- W3 T0 L" R* @& C9 |! H; ^3 T7 l! k
当然有些业内人士也表示这种算法目前做的效果并不明显。暗光补偿对用户来的确很帮助，尤其拍夜景的时候。不过有些客户认为索尼和三星的Dual PD技术就非常好，更愿意用Dual PD 摄像头来做暗光补偿。
到底是双摄像头还是Dual PD的暗光补偿效果好，大家可以比较一下华为P9和三星的Galaxy S7 edge，就会有答案了。0 m- k% z) [& v, u0 j) m8 v
3D拍摄和3D建模
3D拍摄和3D建模的算法其实跟距离应用有点类似，只是它的精度要求更高，甚至有时会需要用红外测距进行更准确的距离判断。在这里小编就不详细展开介绍了。* G0 }7 Y* F+ V
对ISP的要求5 e" `% 4 e) R
提到双摄像头的算法，不得不提到ISP(Image Signal Processing 图像信号处理器)，ISP主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期处理，主要功能有线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等，依赖于ISP才能在不同的光学条件下都能较好的还原现场细节，ISP技术在很大程度上决定了手机的成像质量。 l' Q- ^( i) V4 q
功能机时代，ISP都是做在摄像头上的，不同像素的摄像头搭配不同性能的ISP。随着手机摄像头像素越来越高，对ISP性能的要求越来越高，若将ISP集成到摄像头Sensor上，势必造成摄像头的模组过大，甚至影响拍照效果。所以智能机时代，ISP一般都是在主芯片SoC上。部分品牌客户为了实现更好的效果，甚至不惜成本的外加一颗ISP用来达到更好更专业的拍照效果。
好的拍照算法就需要搭配好的ISP，ISP和算法相辅相成，缺一不可。而双摄像头对ISP性能要求更多。首先，为了使的左右摄像头的信号能够同时被处理，单一的ISP已经无法满足双摄像头的需求。这就需要双路ISP实现此功能。* l% Y: z. U: G+ ?- }" `( F" o
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以暗光增强为例，彩色/黑白图像分别进入各自的ISP通道和校准通道，然后将两副图片做匹配(如将两幅图片相同的部分提取出来，去除只有一个摄像头拍到的部分)，然后通过遮挡，检测，补偿等算法 处理相关的图片。最后将两幅图片融合起来，实现颜色的增强。当然实际上ISP配合算法做的事情，远远比这图片上写的要多。小编实在不知道，就不在这误导大家了。
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当然，在这里面也有一个小小的插曲。毕竟是两个ISP，两个ISP多少有一些处理速度，处理能力不同的问题。为了保证两个ISP能在同一时间上取样，就需要双摄像头拍出来的图片是同一时间拍出来的。其中一个解决办法就是让Sensor有一个同步信号引脚。将两个摄像头的同步信号对接，在每次读取图片时，将图片都打上一个时间戳，ISP通过时间戳，保证左右摄像头拍出来的照片在同一时间拍摄，最终再进行融合。
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摄像头的接口
一般来讲，目前的智能手机的摄像头接口都是MIPI接口。之前手机平台都只有2路MIPI接口，分别给前摄像头和后摄像头。做双摄像头，就要求平台至少支持三路MIPI接口。其实在之前的高端平台上，为了实现更高像素，已经用双路ISP了(比如为了支持16M的摄像头，会用2路8M能力的ISP)，这类平台很有可能只有两路MIPI。但这个无法阻止工程师去做前单摄像头+后双摄像头。
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没错，加一个小小的Swtich，就可以轻松实现双摄像头。
不同手机的双摄像头在功能上具体有啥不同。
裸眼3D
代表机型：LGOptimus3D/MAX、HTCEVO3D
裸眼3D是最早的双摄手机功能，主要体现在支持3D视频的录制上，最具代表性的产品当然就是双摄手机的鼻祖HTCEVO3D和LGOptimus3D。其实很少人知道，后来LG还推出过一款升级版本Optimus3DMAX。
LGOptimus3DMAX
HTCEVO3D和LGOptimus3D的双摄支持1080P的2D视频录制和720P的3D视频录制。LGOptimus3D的双摄还支持3D拍照，非3D屏幕下可以转换成红蓝照片并通过3D眼镜观看。不过现在看来，体验比较一般。
HTCEVO3D
黑白+彩色
代表机型：华为P9、华为Mate9等
可能国内用户最熟悉的双摄方案还是黑白+彩色，它是华为最开始倡导的方案。华为P9的黑白+彩色双摄，最主要的功能是通过综合两个摄像头拍摄出的照片来改善画质。当然它也附带了一些其他功能，例如黑白相机、大光圈模式等等。
标准广角+长焦
代表机型：苹果iPhone7Plus、小米6、荣耀9、OPPOR11等
标准广角+长焦也就是现在常说的“变焦双摄”，是苹果iPhone7Plus采用的方案。其是由一个70多度的标准广角镜头和一个支持N倍光学变焦的长焦镜头所构成，前者为主摄像头，后者为副摄像头。
目前市面上这类产品主要是2倍光学变焦，三星Note8据称会提供一种名为SmartZoom的功能，可实现3倍光学变焦，OPPO之前展示的潜望式摄像头则可以实现5倍光学变焦。
标准广角很容易理解，就是普通的手机镜头，一般会搭配较大的光圈，适用于大多数的拍摄场景。而长焦镜头在需要变焦拍摄场景时会通过拍摄界面的开关进行切换，提供更深层的画面和更多的细节。
荣耀9的标准(左)和2倍变焦(右)
标准广角+超大广角
代表机型：LGG5、LGV20、LGG6、LGG6+
标准广角+超大广角方案，又称“双广角”，是由一个70多度的标准广角镜头和一个100度以上(125度或135度)的超大广角镜头所构成，前者为主摄像头，后者为副摄像头。
超大广角镜头的思路是和变焦完全相反的，它提供的是更宏观的拍摄画面和更多的内容，类似于GoPro的广角摄像头。超大广角运用得好能够拍出视觉非常震撼的画面，例如故宫等大型建筑的全貌。
LGG5的135°广角摄像头成像效果
目前在手机行业只有LG一家采用这种方案，只能说品牌太小众，友商都不愿意借鉴。部分媒体将双广角方案归入上面提到的广角+长焦方案下面，其实这是完全错误的，具体区别有条件的同学可以自己去体验一下。
背景虚化
代表机型：红米Pro、荣耀畅玩6X、金立S10
主打背景虚化的双摄，其中主摄像头一般负责拍摄画面，另一个则负责联合ISP等硬件记录背景虚化。这类双摄特点是，主摄像头采用较高像素和高规格的CMOS，而副摄像头则相反，通常只有500万或者800万像素，CMOS素质一般。
先拍照后对焦
代表机型：HTCOneM8、荣耀6Plus
先拍照后对焦是早期双摄机型提倡的一大方案，也就是我们说的光场相机。它主要针对的是微距拍摄的场景，例如人物或者物品的特写。它允许用户在拍摄照片之后对画面拍摄物进行重新选择对焦。不过先拍照后对焦其实并非双摄的专利，通过算法即使是单摄机型也能实现，因此被后来的厂商所抛弃。
3D感测/AR
代表机型：联想PHAB2Pro、华硕ZenfoneAR、iPhone8(可能)
3D感测和增强现实在双摄像头上的运用颇具未来感。联想和华硕两款主打AR的手机，其背后就专门提供了深度感知3D摄像头，通过其构建的相机系统，可对现实环境进行3D建模和测绘。AR手机在背部一般都会配备3个摄像头，但其中不同的两个摄像头综合使用可实现不同的功能，实质上也是双摄像头在作用。
据称iPhone8将用上支持3D感测功能的摄像头，不过它的目的并非AR，而是为了面部识别。尽管市面上已经有一些支持面部识别的手机，但借助3D感测传感器配合摄像头，能够提供更加精确的识别效果。
超级夜拍/双HDR/双OIS等等
最后还有一些双摄手机的补充性功能，例如超级夜拍和夜拍提亮功能，可以改善拍摄的夜景照片画质。主副摄像头都支持HDR(高动态范围)和OIS(光学防抖)，则可以增强拍摄效果和提供更稳定的拍摄体验。据说即将发布的三星GalaxyNote8就将支持双OIS。返回搜狐，查看更多
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