時(shí)間飛快，距離蘋果秋季發(fā)布會(huì)結(jié)束也快一周有余了。不管是包贊也好，還是吐槽也罷，反正整整小半年的iPhone7/iPhone7Plus也算是塵埃落定。不管果粉和科技達(dá)人們?nèi)绾纹诖凑切┗孟胫霈F(xiàn)觸控夢(mèng)想的朋友，編者覺(jué)得你該醒醒了。不過(guò)這次庫(kù)克倒是帶來(lái)了一個(gè)以舊換新的技術(shù)——只有iPhone7Plus才有的雙攝像。

盡管熬夜通宵換來(lái)的只是雙攝的消息，站在蘋果的角度來(lái)說(shuō)，這很蘋果，不過(guò)都有了3月雞肋的影響，作為混跡了略久的編者，也算是有了一定的免疫。雖然品牌的這次“新花樣”讓我有點(diǎn)不知所措，不過(guò)在行業(yè)或是市場(chǎng)的角度看，這個(gè)花樣倒是玩的有想法，有規(guī)模，有遠(yuǎn)見(jiàn)。

有人說(shuō)，蘋果的這次舉動(dòng)，并不是拿雙攝當(dāng)“大爺”一樣看待，而是項(xiàng)莊舞劍意在沛公。這話如何說(shuō)起呢？對(duì)于今年8月份，庫(kù)克在接受華盛頓郵報(bào)的記者JenaM cG regor采訪時(shí)透露了一些關(guān)于該公司在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的計(jì)劃。他承認(rèn)蘋果內(nèi)部有不止一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在研究A R技術(shù)。

而且對(duì)于有心的科技達(dá)人不難發(fā)現(xiàn)，去年蘋果收購(gòu)的以色列科技公司Linx，它所生產(chǎn)的攝像頭不僅能夠捕捉2D圖像，更能夠還原整個(gè)場(chǎng)景的深度信息。說(shuō)的簡(jiǎn)單點(diǎn)，目前iPhone7Plus的雙攝像頭系統(tǒng)，便是基于L inx的技術(shù)。拍攝能力與精度的提升，以及對(duì)深度信息的感知處理，都讓iPhone7Plus成為一個(gè)準(zhǔn)3D掃描與A R手機(jī)。那么現(xiàn)在編者不用再多說(shuō)什么了吧，雖然不直到蘋果是不是不切實(shí)際，但是為此突擊遠(yuǎn)大目標(biāo)，倒是很辣眼。

既然蘋果如此“處心積慮”的想要深挖雙攝的精髓，到底雙攝像頭的操作原理是什么？講的通俗點(diǎn)，雙攝像頭就是模擬人眼的應(yīng)用。通過(guò)算法算出，被拍攝物體與左/右攝像頭的角度θ1和θ2，再加上固定的y值（即兩個(gè)攝像頭的中心距），就非常容易算出z值（即物體到Camera的距離），讓我們來(lái)看看下圖的演示。

不過(guò)這也很容易推算，若兩個(gè)攝像頭中心距過(guò)小的話，可計(jì)算的物體距離就會(huì)很近。若想算出很遠(yuǎn)距離，就必須讓左右攝像頭的距離拉遠(yuǎn)。而在光學(xué)變焦上主要是左右攝像頭使用不同的FOV（可視角），這樣兩個(gè)攝像頭取景不同。當(dāng)用戶需要廣角照片，則用視角為85度的左攝像頭取景，獲得廣角效果。當(dāng)用戶需要長(zhǎng)焦照片，則用視角為45度的右攝像頭取景，獲得長(zhǎng)焦效果。

為了使左右攝像頭拍攝的物體重疊度高，光學(xué)變焦的雙攝像頭模組不能像做距離應(yīng)用的攝像頭的模組那樣距離過(guò)大，而是需要將左右攝像頭擺得越近越好。

提到雙攝像頭的算法，不得不提到ISP（Image Signal Processing 圖像信號(hào)處理器），ISP主要作用是對(duì)前端圖像傳感器輸出的信號(hào)做后期處理，主要功能有線性糾正、噪聲去除、壞點(diǎn)去除、內(nèi)插、白平衡、自動(dòng)曝光控制等，依賴于ISP才能在不同的光學(xué)條件下都能較好的還原現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)，ISP技術(shù)在很大程度上決定了手機(jī)的成像質(zhì)量。

功能機(jī)時(shí)代，ISP都是做在攝像頭上的，不同像素的攝像頭搭配不同性能的ISP。由于手機(jī)攝像頭像素逐漸走高，對(duì)ISP性能的要求就不能同日而語(yǔ)，若將ISP集成到攝像頭Sensor上，肯定會(huì)造成攝像頭的模組過(guò)大，甚至影響拍照效果。所以智能機(jī)時(shí)代，ISP一般都是在主芯片SoC上。部分品牌客戶為了實(shí)現(xiàn)更好的效果，甚至不惜成本的外加一顆ISP用來(lái)達(dá)到更好更專業(yè)的拍照效果。

好的拍照算法就需要搭配好的ISP，ISP和算法相輔相成，缺一不可。而雙攝像頭對(duì)ISP性能要求更多。首先，為了使的左右攝像頭的信號(hào)能夠同時(shí)被處理，單一的ISP已經(jīng)無(wú)法滿足雙攝像頭的需求。這就需要雙路ISP實(shí)現(xiàn)此功能。

一般來(lái)講，目前的智能手機(jī)的攝像頭接口都是MIPI接口。之前手機(jī)平臺(tái)都只有2路MIPI接口，分別給前攝像頭和后攝像頭。做雙攝像頭，就要求平臺(tái)至少支持三路MIPI接口。其實(shí)在之前的高端平臺(tái)上，為了實(shí)現(xiàn)更高像素，已經(jīng)用雙路ISP了（比如為了支持16M的攝像頭，會(huì)用2路8M能力的ISP），這類平臺(tái)很有可能只有兩路MIPI。但這個(gè)無(wú)法阻止工程師去做前單攝像頭+后雙攝像頭。

對(duì)于上面的原理部分，想必不少朋友都是和看天書一樣吧，既然如此，我們找點(diǎn)有趣的。既然傳感器有分COMS與CCD等派系之分，那么雙攝像頭也有多種派系。

同像素平行雙攝像頭采用了平行設(shè)計(jì)，兩個(gè)攝像頭硬件規(guī)格一模一樣，共同合作發(fā)揮作用。這種雙攝像頭可以共同參與成像，并且拍照時(shí)進(jìn)光量與感光面積 是單鏡頭的2倍，假若后置兩顆800萬(wàn)的鏡頭，成像分辨率可以達(dá)到1300萬(wàn)像素，有效像素尺寸提升到1.98um，成像質(zhì)量可以與多數(shù)家用數(shù)碼相機(jī)媲 美。

千萬(wàn)不要認(rèn)為將相同的兩個(gè)鏡頭拼到一起就可以發(fā)揮出應(yīng)有的作用，實(shí)際上其背后也要有強(qiáng)大的技術(shù)支持，不僅要開(kāi)創(chuàng)獨(dú)特的算法保證兩個(gè)攝像頭的對(duì)焦和深度信息問(wèn)題，還要解決雙攝像頭的擺放問(wèn)題。對(duì)于專業(yè)的攝影師，他們很清楚拍照都有固定的取景范圍必須保證兩個(gè)攝像頭的取景視野不會(huì)重疊，而且當(dāng)前的手機(jī)技術(shù)，并不能將兩枚 攝像頭做到像人眼一樣真正平行，所以目前僅能將兩枚攝像頭取景交錯(cuò)角縮小到θ=0.1，再通過(guò)算法讓合成的照片不至于出現(xiàn)疊影。

金無(wú)足赤人無(wú)完人，這種雙攝像頭的擺放問(wèn)題就導(dǎo)致了這類雙攝像頭的缺陷，如果在日常使用中出現(xiàn)意外導(dǎo)致兩個(gè)攝像頭的擺放位置出現(xiàn)位移，那么內(nèi)置的算法就難以再對(duì)攝入的照片進(jìn)行優(yōu)化，因此搭載這類雙攝像頭的手機(jī)一般都需要強(qiáng)硬的外殼支撐，避免雙攝像頭位置發(fā)生錯(cuò)位。

同像素黑白雙攝像頭，對(duì)于它的后置的主副攝像頭分別采用了索尼IMX278與經(jīng)過(guò)特別定制的索尼IMX MONO兩種鏡頭，同為1300萬(wàn)像素但工作原理不同于同像素平行雙攝像頭，兩個(gè)鏡頭前者為彩色攝像頭，而后者為黑白攝像頭，在兩者的共同作用下，提升成像質(zhì)量。

這種彩色+黑白夜視智慧雙攝像頭，可以說(shuō)是手機(jī)拍攝性能的一次革命，因?yàn)檫@種雙攝像頭可以很好的處理目前絕大多數(shù)攝像頭都難以處理的夜拍情況，這種鏡頭在夜拍狀態(tài)下表現(xiàn)非常優(yōu)秀。通過(guò)將兩顆鏡頭拍攝的相片合成，來(lái)實(shí)現(xiàn)暗光下亮度提升2倍、噪點(diǎn)降低95%的效果。

這種雙攝像頭在面對(duì)多數(shù)的拍攝場(chǎng)景下，只啟用主攝像頭即可，而在弱光環(huán)境下，啟用副攝像頭可以提升畫面的純凈度。此外這種雙攝像頭還提升了對(duì)焦速度，其利用雙攝像頭和對(duì)焦物體之間的三角測(cè)距原理，在閉環(huán)對(duì)焦馬達(dá)的協(xié)助下可以實(shí)現(xiàn)較高的對(duì)焦速度。

談到了有關(guān)雙攝的派系，自然也要了解有關(guān)雙攝的作用。通過(guò)非數(shù)碼變焦的方式可以拍攝距離較遠(yuǎn)的物體，并且實(shí)現(xiàn)物體放大的效果。而且很多企業(yè)通過(guò)測(cè)試雙攝像頭系統(tǒng)和傳統(tǒng)智能手機(jī)之間的對(duì)比，兩者與要拍攝的物體距離都大約在0.3米，而雙攝像頭模塊無(wú)論在1倍還是3倍變焦的情況下都輸出了非常清晰的1300萬(wàn)像素照片。

其次，雙攝像頭第二個(gè)好處就是使用兩個(gè)獨(dú)立的模塊，并且都擁有獨(dú)立的傳感器，這樣即使是在低光的環(huán)境下可可以大幅提升畫質(zhì)。在拍照時(shí)將兩顆攝像頭的像素實(shí)時(shí)互相匹配重疊，并且能自動(dòng)辨識(shí)拍攝場(chǎng)景，在兩個(gè)攝像頭之中自動(dòng)檢測(cè)出更接近真實(shí)拍攝目標(biāo)的一個(gè)。因此，不僅可以明顯減少噪點(diǎn)，同時(shí)整個(gè)成像畫面也會(huì)更加干凈。

看來(lái)由于技術(shù)的相應(yīng)突破，雙攝的發(fā)展趨勢(shì)也有了很大的改觀。可以說(shuō)它的有利發(fā)展將會(huì)帶動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的走高?？梢钥吹降氖?，曾幾何時(shí)國(guó)內(nèi)大廠們還在比拼誰(shuí)的手機(jī)更劃算，誰(shuí)打的“性價(jià)比”更響，不過(guò)現(xiàn)在手機(jī)商們更在意“差異化”的發(fā)展，越來(lái)越多的消費(fèi)者已經(jīng)不再敏感于價(jià)格優(yōu)勢(shì)，而是偏向于技術(shù)手段和真正的使用價(jià)值所考量。編者也是深挖了一下這幾年大廠們想法，手機(jī)差異化設(shè)計(jì)，尤其是在像素升級(jí)上的改變，讓這個(gè)差異化變得更有前景和方向。中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2015年全球智能手機(jī)出貨量達(dá)到14.33億部，預(yù)計(jì)到2020年全球智能手機(jī)出貨量接近20億部，雙攝像頭手機(jī)滲透率將超過(guò)60%，手機(jī)雙攝像頭市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到750億元。

2015-2020年全球智能手機(jī)出貨量及雙攝像頭滲透率

2015-2020年全球手機(jī)雙攝像頭市場(chǎng)規(guī)模

從手機(jī)攝像頭的結(jié)構(gòu)看，最主要的五個(gè)部分為：圖像傳感器Sensor（將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)）、Lens、音圈馬達(dá)、相機(jī)模組和紅外濾光片。攝像頭的產(chǎn)業(yè)鏈主要可以分為鏡頭、音圈馬達(dá)、紅外濾光片、CMOS傳感器、圖像處理器和模組封裝幾個(gè)部分，行業(yè)技術(shù)門檻較高，行業(yè)集中度很高，產(chǎn)業(yè)鏈的大多數(shù)環(huán)節(jié)的前三廠商的市場(chǎng)份額都在50%以上。產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭多為臺(tái)日韓的所壟斷，大陸的廠商主要集中在紅外濾光片和模組封裝的上，主要有舜宇光學(xué)、歐菲光、聯(lián)創(chuàng)電子、水晶光電。

2012-2020年全球手機(jī)鏡頭銷售額及預(yù)測(cè)趨勢(shì)圖

手機(jī)攝像頭鏡頭市場(chǎng)集中度很高，前五大廠商占據(jù)了60%的份額；行業(yè)技術(shù)密集，技術(shù)門檻高，市場(chǎng)基本上被臺(tái)日韓的廠商所分割，高端鏡頭被三地所壟斷。其中臺(tái)灣的大立光學(xué)更是一枝獨(dú)秀，遙遙領(lǐng)先于其他廠商。中國(guó)的鏡頭廠商過(guò)去集中在技術(shù)門檻相對(duì)較低的中低端鏡頭，市場(chǎng)份額微小，隨著舜宇光學(xué)的崛起已經(jīng)有所改變。舜宇光學(xué)長(zhǎng)期積累光學(xué)技術(shù)，已經(jīng)具備量產(chǎn)13M、16M手機(jī)光學(xué)鏡頭組的能力，20M的鏡頭組也已經(jīng)研發(fā)成功；2015年的出貨量占比增長(zhǎng)超過(guò)100%達(dá)到9.4%，已經(jīng)成為全球第二的鏡頭廠商。

寫在最后：

從大局上看，近期雙攝的空前走高和增長(zhǎng)是必然趨勢(shì)，同時(shí)站在一片藍(lán)海當(dāng)中，股市場(chǎng)的潮流也會(huì)將隨之跟進(jìn)，相比之下，雙攝新品也許會(huì)在2017年呈現(xiàn)一個(gè)井噴的趨勢(shì)。依靠這樣的市場(chǎng)，也能反映出一個(gè)實(shí)質(zhì)性的現(xiàn)狀，那就是單純的使用單攝像頭已經(jīng)無(wú)法解決手機(jī)的體積和厚度的限制而無(wú)法無(wú)限提升傳感器尺寸和鏡頭光學(xué)性能的問(wèn)題，需要進(jìn)步的升級(jí)（就像雙攝這樣）。前景一片大好，不過(guò)機(jī)遇和挑戰(zhàn)也是并存的，比如說(shuō)在實(shí)現(xiàn)雙攝的技術(shù)升級(jí)上。倘若僅僅只依靠?jī)蓚€(gè)鏡頭模組的相互拼接，就能解決問(wèn)題，那么也就失去了創(chuàng)新和研發(fā)的動(dòng)力，專業(yè)人士自然也就不會(huì)深入圖像信號(hào)處理器(ISP)與算法的高度協(xié)助，才能體現(xiàn)出雙攝像頭的拍攝優(yōu)勢(shì)及用戶體驗(yàn)等來(lái)為大家教條。