萬(wan) 物冷知識

當下各大手機廠商都開始采用多攝像頭的設計，而且隨著手機的更新換代，攝像頭數量也越來越多。

為(wei) 什麽(me) 拍攝一張照片需要這麽(me) 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(ge) 辦法

想要回答上麵的問題，需要先了解手機是如何拍攝照片的。

首先，光線穿過手機的鏡頭進入內(nei) 部的光學係統。光學係統其實是一係列的透鏡，這些透鏡能把從(cong) 物體(ti) 發出的光線匯聚到感光元件上。

感光元件再把接收到的光信號轉化成電信號，並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後，會(hui) 將它們(men) 存儲(chu) ，經過一係列處理把它們(men) 變成一串指令，告訴顯示屏上的每個(ge) 像素點該發出怎樣的光。

屏幕上每個(ge) 像素點發出的光匯聚在一起，就形成了一張完整的照片，呈現在我們(men) 眼前。

這個(ge) 過程潛藏著一個(ge) 很大的問題，那就是要想拍出一張完美的照片就要保證進入光學係統的光足夠多、光學係統足夠複雜，這就需要一套盡可能大的光學係統和盡可能大的感光芯片，這與(yu) 手機越做越輕、越做越薄的理念是背道而馳的。

而且，當我們(men) 拍攝較遠的物體(ti) 時往往需要變焦的功能，過於(yu) 薄的光學係統無法實現光學變焦，隻能通過放大像素的方法將圖像放大，這就會(hui) 導致圖像清晰度的下降。

那麽(me) 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，讓畫麵更清晰更明亮呢？增加攝像頭數量就是一種不錯的方法。

突出主體(ti) 、實現變焦、更清晰 多攝像頭各司其職

手機背後的攝像頭們(men) 本領各有不同。

首先，手機需要有一個(ge) 主攝像頭，用來采集要拍攝的畫麵。主攝像頭拍攝畫麵的清晰度是足夠的，但拍出的畫麵可能無法足夠突出主體(ti) ，色彩不夠鮮豔，拍攝夜景時物體(ti) 的輪廓也不夠清晰。此外，在拍攝更遠的物體(ti) 時，單一的攝像頭也無法實現光學變焦。

於(yu) 是人們(men) 在主攝像頭的基礎上又添加了多個(ge) 輔助攝像頭，這樣就可以在拍照時同時采集到更多的信息。

這些攝像頭的位置，參數都不同，拍攝出的畫麵有很大的差異，通過比較不同攝像頭各自拍攝出來的照片，手機就可以利用算法識別出畫麵中哪個(ge) 物體(ti) 離我們(men) 近，哪個(ge) 物體(ti) 離我們(men) 遠，然後利用設定的程序，將離我們(men) 近的物體(ti) 盡可能清晰地顯示，這樣就達到了與(yu) 人眼視物類似的效果。

什麽(me) 決(jue) 定著手機拍照的清晰度呢？

拍照的本質是記錄光線中攜帶的信息，並再次用畫麵表現出來。因此，拍攝的畫麵要想清晰，不光要有足夠多的像素點，還要保證每個(ge) 像素點都獲得足夠多的光線，也就是進光量要足夠，這就需要黑白攝像頭來進行輔助。

對於(yu) 彩色攝像頭，需要在感光元件上同時采集紅、綠、藍3種光。這就意味著，對於(yu) 一個(ge) 5000萬(wan) 像素的攝像頭來說，需要在本來就不大的感光芯片上分割出5000萬(wan) 個(ge) 紅色像素、5000萬(wan) 個(ge) 綠色像素、5000萬(wan) 個(ge) 藍色像素，一共15000萬(wan) 個(ge) 區域，每個(ge) 區域分到的麵積十分少，這使得每個(ge) 像素接收到的光也會(hui) 很少。

而黑白攝像頭隻需要區分光的明暗就好，對於(yu) 5000萬(wan) 像素的黑白攝像頭，隻需要在感光芯片上分割5000萬(wan) 個(ge) 區域即可，平均每個(ge) 像素可以接收光照的麵積是彩色攝像頭的3倍，能夠更清晰地將畫麵呈現出來。

於(yu) 是，當手機擁有黑白和彩色兩(liang) 種攝像頭時，就可以同時拍到一張色彩鮮豔但有些許噪點的圖像和一張更加清晰、噪點更少的黑白照片。芯片會(hui) 通過算法合成出一張既清晰，色彩又絢麗(li) 的照片。

解決(jue) 了突出主體(ti) 和進光量不足的問題，無法實現光學變焦也是手機攝像頭的一大缺陷。

要想實現光學變焦，就需要使鏡頭伸縮，來改變光學係統的焦距。然而手機的光學係統被固定在一個(ge) 很小的空間內(nei) ，無法實現伸縮，自然無法光學變焦。

既然一個(ge) 固定焦距的攝像頭不行，那麽(me) 多個(ge) 具有不同焦距的攝像頭是不是就能實現變焦了呢？

目前可實現變焦的手機一般是搭載兩(liang) 個(ge) 或多個(ge) 不同焦距的攝像頭，拍攝時，不同焦距的攝像頭同時進行拍攝，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，並保證放大前後畫麵同樣清晰，達到和光學變焦相同的效果。

簡言之，多攝像頭就好比多個(ge) 觀察員，它們(men) 各司其職，把物體(ti) 的輪廓、顏色、遠近等信息記錄下來。而手機芯片則像一個(ge) 畫師，它利用攝像頭收集來的信息再次把畫麵塑造在我們(men) 眼前。

（據微信公眾(zhong) 號“數字北京科學中心”）