眼看着 iPhone 7 马上就来了,最近几天大家应该已经被各种 iPhone 7 的信息刷屏了。

其中,除了微调的设计、更快的 A10 处理器、更多的配色等这些几乎“板上钉钉”的变化,iPhone 7 还有两个变化尤其值得关注:一个是去掉 3.5 毫米耳机插孔,一个是“大号”版本(以下我们把它叫做 iPhone 7 Plus)会配备具备光学变焦功能的双摄像头。

去掉 3.5 毫米耳机插孔我们已经讨论过很多次了,那么能光学变焦的双摄像头又是“何方神圣”呢?

熟悉的“双摄像头”和“光学变焦”

提到双摄像头,大家应该不会感到陌生。

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华为 P9

除了 HTC G17、M8 这样的“先行者”,今年 LG、华为、360、cool1(原酷派)、小米相继推出了多款拥有双摄像头的手机。目前的双摄像头主要有两个功能:第一是利用双摄像头来记录拍摄物体的景深信息,从而模拟出后期的大光圈(即“背景虚化”)效果,现有的双摄像头手机基本都有这个功能;第二个功能是利用多出的那颗摄像头来辅助成像,代表产品是华为 P9 和 360 Q5 Plus。

至于光学变焦,其实也不是什么新鲜事。

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华硕 ZenFone Zoom

早在功能机和早期智能机时代,诺基亚、三星、夏普等品牌就推出过具备光学变焦能力的手机,诺基亚 N93 就是其中的代表。在智能机时代,也有华硕 ZenFone Zoom、三星 Galaxy K Zoom 等搭载光学变焦的手机出现。虽然时间跨度很大,但这些手机的原理都是通过移动镜组来让手机实现不同的焦段,从而让拍照时“可近可远”,这和单反、无反相机中变焦镜头的原理是一样的。

虽然双摄像头和光学变焦都不稀奇,但把通过双摄像头的方式来实现光学变焦功能又是怎么回事呢?

需要说明的是,光学变焦指的是通过改变光学结构(镜片)来实现变焦,而这是双摄像头也无法做到的。这里谈“可光学变焦的双摄像头”,指的是通过双摄像头来实现画面接近无损的变焦效果,就像真正的光学变焦那样,和完全依赖裁切的数字变焦有本质区别。

双摄像头如何模拟出光学变焦?

大家应该有过这样的经验:先闭上一只眼睛,留意眼睛能能看到的范围,然后再睁开另一只眼睛,可以感觉到视野变得宽广了不少。换算到 135 全画幅相机中,我们单只眼睛的视野大致相当于 50 毫米焦距,双眼大致相当于更广的 35 毫米焦距。

手机的镜头就可以理解为一只“简化版”的眼睛,和人眼类似,在给手机装上两颗规格完全相同的摄像头模组后,两颗摄像头同时采集数据可以获得更宽广的视野(焦距较短),单个摄像头则可以获得更长的焦距。通过这种对双摄像头采集的数据进行实时的后期处理,理论上,就可以在一定范围内实现几乎无损的变焦了。

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来自 feldvolk

需要说明的是,上述模拟光学变焦的讨论是基于“两颗摄像头完全相同”的情况。具体到智能手机上,由于在手机上两颗摄像头之间的距离不可能拉得太远,两颗规格相同、平行摆放的摄像头对成像视野的提升还是相对比较有限的,不太可能实现很大范围(比如两到三倍)的变焦。

为了实现更大范围的变焦效果,可以把其中的一颗摄像头模组的镜头换成长焦头,相比较两颗相同焦段的摄像头,这样“一长一短”的组合能捕捉到更多的画面内容,从而可以实现更大范围的变焦。

但这里也有一个问题,除了需要更加复杂的算法,如果要实现高质量甚至无损的光学变焦效果,需要保证这两颗不同焦段的摄像头拥有一致的成像品质,负责在后期合成时就会遇到麻烦。而在现有的光学技术下,在 CMOS 尺寸和镜头光圈基本一致的情况下,长焦镜头往往会更厚。因此,大家就不要指望下一代 iPhone 通过双摄像头设计来把摄像头凸起“抹平”了。

根据目前已知的消息,iPhone 7 Plus 的双摄像头最有可能采用的就是这种“一长一短”的方案。

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KGI 推测的 iPhone 7 Plus 双摄像头供应商

今年 1 月,凯基证券 (KGI) 分析师郭明錤 (Ming-Chi Kuo) 表示,大屏版的 iPhone 7 会采用双摄像头,其中一颗配备的是常规的广角镜头,支持光学防抖,另一颗是长焦镜头,画面视角要窄很多,而双摄像头的技术来自苹果在去年收购的 LinX。“郭半仙”表示,两颗镜头配合在一起,可以模拟出 2-3 倍的光学变焦效果。

不止于光学变焦

双摄像头带来的潜在好处并不是只有光学变焦,在 Linx 2014 年对外公布的技术文档中(那时候 LinX 还没有被苹果收购),LinX 重点强调了其双摄像头模块对弱光成像的帮助。

在设计我们的算法和摄像头模组时,我们一直把图像质量放在第一位。我们通过多种途径来提高相机的感光能力,让相机在光线很弱的情况下依旧能排出高质量的照片。同时在室内光线一般的情况下拍照时,缩短所需的曝光时间(以提高成片率)。

苹果能否通过双摄像头设计,彻底扭转被三星“吊打”了许久的弱光成像?非常值得期待。

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除了实现光学变焦、提高成像质量这些拍照本身的功能,双摄像头甚至多摄像头在 3D 建模、AR / VR 等领域还有着更为广阔的应用前景。

除了苹果之外,很多科技“巨头”也正在这方面发力,微软的 Windows Hello “刷脸解锁”、Intel 的 RealSense、Google 的 Project Tango 都是基于多摄像头技术的应用。不过考虑到苹果对新技术的谨慎态度(自己不折腾成熟的情况下基本不会放到最终产品上),至少在 iPhone 7 这一代产品上,我们应该不太可能看到这些很“未来”的应用。

“手机摄影再突破”?

需要说明的是,在 iPhone 7 / 7 Plus 正式发布前,上述的分析还仅仅只能停留在理论阶段,毕竟在去年 iPhone 6s / 6s Plus 发布之前,也有消息称这一代 iPhone 会用上来自 LinX 的双摄像头技术,最后被证明是空欢喜一场。

当然,参考近期的各种谍照,iPhone 7 Plus 用上双摄像头基本是没跑了,而如果苹果真如传言那样,在这对双摄像头上实现接近无损的光学变焦功能,那它将会再一次改变手机摄影的方式。对于消费者来说,光学变焦带来的无限可能将远比讨论“iPhone 和 Galaxy 的拍照到底谁更好”更有意义。

苹果会给我们一个什么样的答案?北京时间 9 月 8 日凌晨一点,我们不见不散。

(本文来源:极客公园)