隨著智能手機(jī)的興起，人們對(duì)手機(jī)的要求也變得越來(lái)越高，經(jīng)歷了“核”戰(zhàn)、屏幕大戰(zhàn)，各大廠(chǎng)商在手機(jī)市場(chǎng)中的較量終于進(jìn)入到了用戶(hù)體驗(yàn)的較量環(huán)節(jié)；而在系統(tǒng)優(yōu)化外，拍照水平的較量漸漸變?yōu)榱酥仡^戲，于是越來(lái)越多的廠(chǎng)商加入到了PK攝像頭的小戰(zhàn)場(chǎng)中，可謂是使出了渾身解數(shù)，而雙攝像頭這一名稱(chēng)，也隨之誕生了。
那么什么是雙攝像頭呢？顧名思義，雙攝像頭即是由兩顆攝像頭組成的拍照系統(tǒng)。
雙攝像頭的功能
目前主流的雙攝像頭的功能。主要可以分為兩大類(lèi)：
1.利用雙攝像頭產(chǎn)生立體視覺(jué)，獲得影像的景深，利用景深信息進(jìn)行背景虛化，物體分割，3D掃描，輔助對(duì)焦，動(dòng)作識(shí)別等應(yīng)用；
2.利用左右兩張不同的圖片信息進(jìn)行融合，以期望得到更高的分辨率，更好的色彩，動(dòng)態(tài)范圍等更好的圖像質(zhì)量或?qū)崿F(xiàn)光學(xué)變焦這個(gè)功能。
這兩類(lèi)雙攝像頭功能對(duì)于攝像頭的硬件有著不同的要求，前者要求兩個(gè)攝像頭之間有更大的間距，這樣能夠得到更高的景深精度，因此前者的硬件希望兩個(gè)攝像頭間的距離比較遠(yuǎn)才好；而后者因需要兩顆攝像頭的圖片疊加合成，所以在硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候希望兩個(gè)攝像頭離得比較近，這樣在兩個(gè)圖像融合的時(shí)候才不會(huì)因?yàn)橄嗖町a(chǎn)生更多的錯(cuò)誤，目前市面上還是以第二大類(lèi)最為常見(jiàn)。
一、景深應(yīng)用
首先，我們需要獲得當(dāng)前場(chǎng)景的景深圖，其基本原理是三角定位，如下圖所示。
從公式中可以判斷Z的距離中d和X的大小很關(guān)鍵，兩個(gè)攝像頭間的距離T很重要，減少T的距離不僅會(huì)減少能測(cè)量的最大距離而且會(huì)減少相對(duì)景深間精度。
1.利用三角定位計(jì)算景深的最簡(jiǎn)單的應(yīng)用-----計(jì)算物體距離。
2.背景虛化：景深應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)背景虛化功能，即在景深圖的基礎(chǔ)上將不同距離的物體進(jìn)行虛化，模擬大光圈相機(jī)拍攝效果。
3.AR增強(qiáng)和動(dòng)作識(shí)別：主要是利用兩個(gè)攝像頭進(jìn)行手勢(shì)或者姿勢(shì)的識(shí)別。目前在3D交互領(lǐng)域比較常見(jiàn)，市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的就是leapmotion還有微軟的Kinect都是類(lèi)似的功能。在手機(jī)領(lǐng)域，亞馬遜曾在firephone上實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的功能。
二．圖像合成
第二類(lèi)功能都是通過(guò)將不同的圖片中的不同的信息，合成到一張圖片中，使合成之后的圖片得到更好的效果，此類(lèi)應(yīng)用硬件設(shè)計(jì)中就會(huì)注意如何分別提供不同的信息。
1.像素合成：主要是利用多張圖片中在高頻部分不同的內(nèi)容生成一張清晰的圖片，雙攝可以通過(guò)兩張照片中不同的信息進(jìn)行最后的增強(qiáng)，這就要求硬件設(shè)計(jì)時(shí)希望兩個(gè)攝像頭離的比較近，這樣在兩個(gè)圖像融合的時(shí)候才不會(huì)因?yàn)橄嗖町a(chǎn)生更多的錯(cuò)誤。
2．HDR拍攝：對(duì)兩個(gè)Camera設(shè)置不同的曝光參數(shù)以得到不同曝光下的圖像，進(jìn)行HDR合成。
3.夜拍效果改善：主要是利用兩顆攝像頭中一顆黑白攝像頭在低光下響應(yīng)較好，噪聲較小的特性，使其夜拍的時(shí)候降低了噪點(diǎn)，最新發(fā)布的華為P9就是采用這種雙攝系統(tǒng)；其雙攝像頭總進(jìn)光量超iPhone6S270%，這帶來(lái)的就是夜拍效果的提升；擁有超大的進(jìn)光量，改善低光下響應(yīng)，降低了噪聲，使得夜拍成了P9主打功能之一。
4.雙攝系統(tǒng)還有一個(gè)非常強(qiáng)大的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)變焦功能：光學(xué)變焦（OpticalZoom）是數(shù)碼相機(jī)通過(guò)改變光學(xué)鏡片組結(jié)構(gòu)來(lái)改變鏡頭焦距，從而實(shí)現(xiàn)變焦，但是鏡片組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體尺寸無(wú)法安置于手機(jī)中。而傳統(tǒng)手機(jī)鏡頭則是通過(guò)后端處理，把圖片內(nèi)的每個(gè)像素面積增大，從而達(dá)到放大的目的；即數(shù)碼變焦（DigitalZoom），它在拍攝遠(yuǎn)處時(shí)，會(huì)造成圖片像素變低。而采用“一大一小”雙攝鏡頭，通過(guò)一顆近焦拍攝，一顆遠(yuǎn)焦拍攝，中間由兩顆鏡頭共同拍攝；經(jīng)過(guò)后端軟件處理合成，能夠?qū)崿F(xiàn)類(lèi)光學(xué)變焦功能，目前類(lèi)光學(xué)變焦的雙攝普遍能達(dá)到2X~3X變焦拍攝。
現(xiàn)以13M+13M雙攝鏡頭進(jìn)行舉例說(shuō)明，兩顆lens規(guī)格如下：
類(lèi)光學(xué)變焦有兩種計(jì)算方式：
①、以角度計(jì)算類(lèi)光學(xué)變焦放大倍率，即
②、以等效焦距計(jì)算類(lèi)光學(xué)變焦放大倍率，首先我們需要了解等效焦距的計(jì)算方法：
如上圖所示，等效焦距計(jì)算公式為：
類(lèi)光學(xué)變焦的放大倍率為：
從以上案例中，明顯可以看出長(zhǎng)焦鏡頭的TTL要大于常規(guī)鏡頭的TTL，由于長(zhǎng)焦鏡頭高度的限制，導(dǎo)致雙攝模組高度比常規(guī)單攝模組高，這對(duì)手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。
如果采用如下圖所示的潛望式的結(jié)構(gòu)，通過(guò)一塊鏡面將入射光轉(zhuǎn)90度角后射入lens，則能在不壓縮鏡頭TTL（鏡頭TTL與焦距成正相關(guān)）的前提下，盡量減小模組的高度。
雙攝的生態(tài)鏈
1.算法供應(yīng)商：
雙攝的算法是需要跟ISP配合的，兩者是相輔相成的。作為主流平臺(tái)供應(yīng)商，高通/聯(lián)發(fā)科都有自己的ISP，也都開(kāi)發(fā)了自己的雙攝算法。Sony，Samsung，OV也都在積極開(kāi)發(fā)自己的雙攝算法。其他供應(yīng)商，如corephotonics、ArcSoft、X-Chip及Apple收購(gòu)的Linx也都有自己的雙攝算法。
2.Sensor供應(yīng)商：
雙攝的Sensor，為解決兩個(gè)Camera同步拍攝的問(wèn)題，就需要Sensor有同步信號(hào)，目前Sony、Samsung、OV、格科微這幾家能夠提供同步信號(hào)的Sensor。
3.模組供應(yīng)商
目前能做雙攝的模組廠(chǎng)有很多，但是真正具有量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的主要是舜宇、光寶這兩家，華為的雙攝機(jī)型主要是由舜宇和光寶來(lái)提供模組的。
雙攝技術(shù)的難點(diǎn)及未來(lái)
據(jù)旭日移動(dòng)終端研究所人員分析稱(chēng)，目前普及雙攝主要有兩大障礙：首先是算法資源稀缺，其次是制造難。雙攝較于普通的單攝產(chǎn)品，在制造上有著更高的難度，對(duì)技術(shù)和設(shè)備都有層次上的提升。對(duì)這個(gè)問(wèn)題，行業(yè)做出不僅一次的探討，最終找到解決辦法——引進(jìn)AA制程。話(huà)雖如此，但引進(jìn)AA制程的過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)也仍需要再次面臨高成本、高技術(shù)等新問(wèn)題。同樣來(lái)看算法的問(wèn)題，由于全球攝像頭產(chǎn)業(yè)中的算法資源較貧瘠，導(dǎo)致目前的雙攝像頭產(chǎn)品發(fā)展緩慢。即便如此，也不乏國(guó)際廠(chǎng)商追逐此技術(shù)的完善。
從目前市面上能看到的雙攝像頭手機(jī)來(lái)看，他的應(yīng)用還遠(yuǎn)沒(méi)有被開(kāi)發(fā)出來(lái)。摩根史坦利投資公司（MorganStanley）亞洲技術(shù)分析師JasmineLu稱(chēng)：“我們認(rèn)為雙攝像頭擁有廣闊的發(fā)展前景，我們堅(jiān)信雙攝像頭技術(shù)不僅能夠縮小智能手機(jī)和單反相機(jī)的之間圖像差距，還能允許開(kāi)發(fā)者設(shè)計(jì)以深度分析或者3D物體繪制等類(lèi)型的殺手級(jí)應(yīng)用，我們期望雙攝像頭技術(shù)能夠觸發(fā)光學(xué)領(lǐng)域新一輪更新周期”。
