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手機上攝像頭越來(lái)越多,什么決定著(zhù)手機拍照的清晰度呢?

來(lái)源:科技日報        編輯:QQ123    2021-05-24 12:40:26     加入收藏    咨詢(xún)

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當下各大手機廠(chǎng)商都開(kāi)始采用多攝像頭的設計,而且隨著(zhù)手機的更新?lián)Q代,攝像頭數量也越來(lái)越多。為什么拍攝一張照片需要這么多攝像頭?看似相同的攝像頭之間,又有哪些區別?

  要想拍照好還要手機薄 增加攝像頭數量是個(gè)辦法

  想要回答上面的問(wèn)題,需要先了解手機是如何拍攝照片的。

  首先,光線(xiàn)穿過(guò)手機的鏡頭進(jìn)入內部的光學(xué)系統。光學(xué)系統其實(shí)是一系列的透鏡,這些透鏡能把從物體發(fā)出的光線(xiàn)匯聚到感光元件上。

  感光元件再把接收到的光信號轉化成電信號,并將這些電信號編碼成手機芯片可以看懂的一串數字信號,芯片接收到這些數字信號后,會(huì )將它們存儲,經(jīng)過(guò)一系列處理把它們變成一串指令,告訴顯示屏上的每個(gè)像素點(diǎn)該發(fā)出怎樣的光。

  屏幕上每個(gè)像素點(diǎn)發(fā)出的光匯聚在一起,就形成了一張完整的照片,呈現在我們眼前。

  這個(gè)過(guò)程潛藏著(zhù)一個(gè)很大的問(wèn)題,那就是要想拍出一張完美的照片就要保證進(jìn)入光學(xué)系統的光足夠多、光學(xué)系統足夠復雜,這就需要一套盡可能大的光學(xué)系統和盡可能大的感光芯片,這與手機越做越輕、越做越薄的理念是背道而馳的。

  而且,當我們拍攝較遠的物體時(shí)往往需要變焦的功能,過(guò)于薄的光學(xué)系統無(wú)法實(shí)現光學(xué)變焦,只能通過(guò)放大像素的方法將圖像放大,這就會(huì )導致圖像清晰度的下降。

  那么怎樣才能在不增加攝像頭厚度的情況下繼續提升手機的拍攝能力,讓畫(huà)面更清晰更明亮呢?增加攝像頭數量就是一種不錯的方法。

  突出主體、實(shí)現變焦、更清晰 多攝像頭各司其職

  手機背后的攝像頭們本領(lǐng)各有不同。

  首先,手機需要有一個(gè)主攝像頭,用來(lái)采集要拍攝的畫(huà)面。主攝像頭拍攝畫(huà)面的清晰度是足夠的,但拍出的畫(huà)面可能無(wú)法足夠突出主體,色彩不夠鮮艷,拍攝夜景時(shí)物體的輪廓也不夠清晰。此外,在拍攝更遠的物體時(shí),單一的攝像頭也無(wú)法實(shí)現光學(xué)變焦。

  于是人們在主攝像頭的基礎上又添加了多個(gè)輔助攝像頭,這樣就可以在拍照時(shí)同時(shí)采集到更多的信息。

  這些攝像頭的位置,參數都不同,拍攝出的畫(huà)面有很大的差異,通過(guò)比較不同攝像頭各自拍攝出來(lái)的照片,手機就可以利用算法識別出畫(huà)面中哪個(gè)物體離我們近,哪個(gè)物體離我們遠,然后利用設定的程序,將離我們近的物體盡可能清晰地顯示,這樣就達到了與人眼視物類(lèi)似的效果。

  什么決定著(zhù)手機拍照的清晰度呢?

  拍照的本質(zhì)是記錄光線(xiàn)中攜帶的信息,并再次用畫(huà)面表現出來(lái)。因此,拍攝的畫(huà)面要想清晰,不光要有足夠多的像素點(diǎn),還要保證每個(gè)像素點(diǎn)都獲得足夠多的光線(xiàn),也就是進(jìn)光量要足夠,這就需要黑白攝像頭來(lái)進(jìn)行輔助。

  對于彩色攝像頭,需要在感光元件上同時(shí)采集紅、綠、藍3種光。這就意味著(zhù),對于一個(gè)5000萬(wàn)像素的攝像頭來(lái)說(shuō),需要在本來(lái)就不大的感光芯片上分割出5000萬(wàn)個(gè)紅色像素、5000萬(wàn)個(gè)綠色像素、5000萬(wàn)個(gè)藍色像素,一共15000萬(wàn)個(gè)區域,每個(gè)區域分到的面積十分少,這使得每個(gè)像素接收到的光也會(huì )很少。

  而黑白攝像頭只需要區分光的明暗就好,對于5000萬(wàn)像素的黑白攝像頭,只需要在感光芯片上分割5000萬(wàn)個(gè)區域即可,平均每個(gè)像素可以接收光照的面積是彩色攝像頭的3倍,能夠更清晰地將畫(huà)面呈現出來(lái)。

  于是,當手機擁有黑白和彩色兩種攝像頭時(shí),就可以同時(shí)拍到一張色彩鮮艷但有些許噪點(diǎn)的圖像和一張更加清晰、噪點(diǎn)更少的黑白照片。芯片會(huì )通過(guò)算法合成出一張既清晰,色彩又絢麗的照片。

  解決了突出主體和進(jìn)光量不足的問(wèn)題,無(wú)法實(shí)現光學(xué)變焦也是手機攝像頭的一大缺陷。

  要想實(shí)現光學(xué)變焦,就需要使鏡頭伸縮,來(lái)改變光學(xué)系統的焦距。然而手機的光學(xué)系統被固定在一個(gè)很小的空間內,無(wú)法實(shí)現伸縮,自然無(wú)法光學(xué)變焦。

  既然一個(gè)固定焦距的攝像頭不行,那么多個(gè)具有不同焦距的攝像頭是不是就能實(shí)現變焦了呢?

  目前可實(shí)現變焦的手機一般是搭載兩個(gè)或多個(gè)不同焦距的攝像頭,拍攝時(shí),不同焦距的攝像頭同時(shí)進(jìn)行拍攝,獲得遠近不同的圖像信息,手機芯片將這些信息整合,最終合成出你想要放大的對應倍數的圖像,并保證放大前后畫(huà)面同樣清晰,達到和光學(xué)變焦相同的效果。

  簡(jiǎn)言之,多攝像頭就好比多個(gè)觀(guān)察員,它們各司其職,把物體的輪廓、顏色、遠近等信息記錄下來(lái)。而手機芯片則像一個(gè)畫(huà)師,它利用攝像頭收集來(lái)的信息再次把畫(huà)面塑造在我們眼前。

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