多段定焦 和 算法平滑變焦
??現(xiàn)在市面上大多數(shù)的手機(jī)攝像頭都是定焦鏡頭。一般的做法是長焦鏡頭+廣角鏡頭（24mm-28mm）。這其實(shí)算不得真正的變焦，只能說基于多個(gè)定焦鏡頭，使用軟件實(shí)現(xiàn)平滑變焦。而平滑那部分，一般表現(xiàn)不如真實(shí)光學(xué)變焦好，原因下文詳述。
以華為p30 pro 為例，HUAWEI P30 Pro 的配置：
后置徠卡[1] 三攝像頭:
- 主攝像頭：
4000萬像素1/1.7英寸Quad RYYB圖像傳感器；f/1.6鏡頭，光學(xué)影像防抖（OIS），27mm等效焦距 - 遠(yuǎn)攝鏡頭：
800萬像素傳感器，f/3.4折疊式鏡頭，光學(xué)影像防抖（OIS），125mm等效焦距 - 超廣角鏡頭：2000萬像素，
f/2.2光圈，16mm等效焦距 - 相位檢測（PDAF）/飛行時(shí)間（ToF）自動(dòng)對焦
華為p30 在不同的倍數(shù)下，使用不同的相機(jī)
- 1X，單獨(dú)使用主攝像頭
- 2X，單獨(dú)主攝
- 3X，主攝+遠(yuǎn)攝
- 5X，單獨(dú)遠(yuǎn)攝
??華為p30 pro在3X 模式下，采用 1X 鏡頭和5X鏡頭。1X鏡頭的照片放大為3X，很模糊；5X鏡頭的相片拍攝的內(nèi)容縮小為3X，非常清晰，但是不夠大。這時(shí)候軟件算法會(huì)合并這兩張圖片，中間部分屬于畫面主體，是由5X拍攝的，保證了主體的清晰。邊緣部分很模糊但不至于沒有圖像，細(xì)節(jié)由算法補(bǔ)齊。
??對于10X,50X，單獨(dú)5X拍攝，直接放大（和我們拉圖放大一樣），細(xì)節(jié)由算法插值，最終生成結(jié)果圖。這里的問題是，算法其實(shí)也是不知道真正的細(xì)節(jié)是什么的，靠的是推導(dǎo)，平滑。沒有足夠的數(shù)據(jù)，再強(qiáng)的算法也無法以假亂真，所以這種圖片邊緣只是看起來高清，實(shí)際上 細(xì)節(jié)表現(xiàn)非常差。
??綜上，如果手頭的手機(jī)是這種變焦手機(jī)，為了拍出優(yōu)質(zhì)的照片，必須先了解每個(gè)鏡頭的參數(shù)。盡量不要被混合變焦。比如p30 pro, 盡量1X，2X，5X，不要3X。
變焦范圍和變焦倍數(shù)
??首先，要明確變焦的對比方法是等效焦距。因?yàn)?code>感光元件的大小不一樣，實(shí)際上得到的圖片大小是不一樣的。等效焦距就是轉(zhuǎn)化為135相機(jī)上的24X36mm同樣成像視角所對應(yīng)的鏡頭焦距。
等效焦距=等效系數(shù)*鏡頭焦距
??華為官網(wǎng)給出的數(shù)據(jù)就是等效焦距，和提測數(shù)據(jù)也一致。再以O(shè)ppo Reno 為例，官網(wǎng)bolg給出的鏡頭信息：
- 超廣角攝像頭：15.9mm等效焦距，f/2.2 光圈,索尼IMX319
- 超清主攝： 28 mm 等效焦距, f/1.7 光圈，1/2.0尺寸的索尼 IMX586
- 長焦攝像頭：159mm等效焦距，f/3.0 光圈，1/3.44 尺寸傳感器
??我們說的變焦范圍，華為p30 pro 是16mm-127mm, oppo reno 是 15.9-159mm
??變焦多少倍，應(yīng)該是長焦焦距/主攝焦距，華為是 4.63倍變焦。oppo是5.68倍變焦。哪有按照微距焦距來算的，都是商業(yè)噱頭。
防抖
EIS (Electronic anti shake)。電子防抖主要指在數(shù)碼照相機(jī)上采用強(qiáng)制提高CCD感光參數(shù)同時(shí)加快快門并針對CCD上取得的圖像進(jìn)行分析，然后利用邊緣圖像進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆蓝?，電子防抖?shí)際上是一種通過降低畫質(zhì)來補(bǔ)償抖動(dòng)的技術(shù)，此技術(shù)試圖在畫質(zhì)和畫面抖動(dòng)之間取得一個(gè)平衡點(diǎn)。與光學(xué)防抖比較，此技術(shù)成本要低很多（實(shí)際上只需要對普通數(shù)碼相機(jī)的內(nèi)部軟體作些調(diào)整就可做到），效果也要差
OIS(Optical Image Stabilization 光學(xué)防抖）是利用內(nèi)置的鏡片(Lens-Shift Optical Image Stabilization)或感光元件(Senor-Shift Optical Image Stabilization)來對相機(jī)水平或上下的動(dòng)作來逆向修正，可以用于照相及攝影的防手震上。OIS 優(yōu)點(diǎn)是可靠性較高且不會(huì)犧牲影像的解析度，效果比EIS好，但缺點(diǎn)成本較貴、鏡頭機(jī)身沒辦法做很薄且有邊緣解析力下降的問題。
AIS:算法防抖，就是算法自動(dòng)補(bǔ)齊模糊區(qū)域。
測距成像
3D成像三大主流技術(shù)
雙目（StereoSystem）：
??雙目成像的基礎(chǔ)原理是三角測距算法，類似模擬人眼觀看3D電影（左右眼看到的場景略有差異），從而帶來具有空間感的立體深度信息。
結(jié)構(gòu)光（StructureLight）
??結(jié)構(gòu)光是通過紅外激光器，將具有一定結(jié)構(gòu)特征的光線投射到被拍攝物體上，再由專門的紅外攝像頭進(jìn)行采集反射的結(jié)構(gòu)光圖案，根據(jù)三角測量原理進(jìn)行深度信息的計(jì)算
- 圖像深度準(zhǔn)確率 較TOF高
- 低光環(huán)境表現(xiàn)良好，取決于光源，強(qiáng)光表現(xiàn)差
- 識別距離短，受光斑圖案影響
- 容易受光照影響
- 響應(yīng)時(shí)間慢，處理復(fù)雜，耗費(fèi)算力，對處理器要求高
TOF（Time Of Flight 飛行時(shí)間）
??飛行時(shí)間測距法（Time Of Flight）。通過紅外發(fā)射器發(fā)射調(diào)制過的光脈沖，遇到物體反射后，用接收器接收反射回來的光脈沖，并根據(jù)光脈沖的往返時(shí)間計(jì)算與物體之間的距離。這種調(diào)制方式對發(fā)射器和接收器的要求較高，光速那么快，對于時(shí)間的測量有極高的精度要求。
- 基于紅外線激光，低光表現(xiàn)良好，高光表現(xiàn)較結(jié)構(gòu)光好
- 范圍最大可以達(dá)到5米，遠(yuǎn)超結(jié)構(gòu)光
- 平面分辨率低
- 圖像深度準(zhǔn)確率低
- 分辨率低
應(yīng)用：
- 體感游戲
- 拍照3d建模
算法優(yōu)化等于作弊嗎
??明確一點(diǎn)，人眼其實(shí)也是基于算法優(yōu)化的。來看一下人眼的結(jié)構(gòu)和一些值得吐槽的設(shè)計(jì)。
人的視網(wǎng)膜貼反了
我們的視網(wǎng)膜大致由3層細(xì)胞組成，分別為感光細(xì)胞、雙極細(xì)胞和節(jié)細(xì)胞。
感光細(xì)胞可將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，雙極細(xì)胞則負(fù)責(zé)分類處理這些電信號。最后節(jié)細(xì)胞會(huì)把這些分類好的電信號傳輸至大腦，形成最終影像。
這里感光細(xì)胞就相當(dāng)于 感官原件的受光面，節(jié)細(xì)胞就相當(dāng)于數(shù)據(jù)線，那么問題來了，電線在受光面之上，擋住了光。
為了給節(jié)細(xì)胞和雙極細(xì)胞供氧，視網(wǎng)膜表面還布有一層血管網(wǎng)。這些血管除了擾亂入射光線外，任何出血或淤血都會(huì)擋住光路，極其影響視力。這便是我們常說的眼底出血。
圖：1為感光細(xì)胞，2為雙極細(xì)胞，3為節(jié)細(xì)胞
當(dāng)光線射入瞳孔時(shí)，要先經(jīng)過節(jié)細(xì)胞和雙核細(xì)胞，最后才能到達(dá)感光細(xì)胞。那么這些“擋”在感光結(jié)構(gòu)前的細(xì)胞，就會(huì)反射或折射光線，使感光細(xì)胞成像的質(zhì)量下降。這就如同在照相機(jī)的膠片前面，外貼了一張半透明薄膜。
模糊是應(yīng)該的，可我們看到的畫面并不模糊，這是基于大腦的最強(qiáng)圖片優(yōu)化算法自動(dòng)腦補(bǔ)的。
盲點(diǎn)
由于節(jié)細(xì)胞位于光線進(jìn)入的方向。所以它發(fā)出的神經(jīng)纖維必然會(huì)匯聚成一束，反穿眼球再繞回大腦。而在此處，感光細(xì)胞是沒有落腳之地的，被稱為視神經(jīng)乳頭。
所以這才導(dǎo)致了我們視網(wǎng)膜中有一塊區(qū)域無法感光，從而形成盲點(diǎn)。
所幸我們由一雙眼睛而不是一只，兩個(gè)眼球看到的畫面會(huì)在大腦中互補(bǔ)。大腦本身就有一套經(jīng)過千萬年進(jìn)化而來的圖像重疊算法，這就是算法優(yōu)化嘛。
tips：人眼存在盲點(diǎn)。怎么測試？把下面的圖往左橫過來看，用手遮住自己的左眼，視線集中看圓圈，你會(huì)發(fā)現(xiàn) 加號 在某個(gè)位置走著走著就消失了。
盲點(diǎn)優(yōu)化
我們在嵌滿的盲點(diǎn)測試中，如果閉上左眼后直接盯著+號，是不會(huì)看到消失的。
主要是因?yàn)?，對于盲點(diǎn)，人類還進(jìn)化出了相應(yīng)的優(yōu)化措施——黃斑。
黃斑是視網(wǎng)膜上的特殊區(qū)域，當(dāng)我們凝視某一點(diǎn)時(shí)，它的圖像就正好聚焦在黃斑上。
而在黃斑處，雙極細(xì)胞、節(jié)細(xì)胞連同它們發(fā)出的神經(jīng)纖維，以及 視網(wǎng)膜表面的血管網(wǎng)和神經(jīng)纖維等，都會(huì)向四周避開。
所以當(dāng)我們瞄準(zhǔn)某一區(qū)域時(shí)，其分辨率和成像能力能達(dá)到“高清”級別。而我們平時(shí)檢查視力，查的便是黃斑區(qū)的中心視力。
鷹和人一樣都“貼反”了視網(wǎng)膜，但通過黃斑和晶狀體，它們看在幾百米甚至上千米處的獵物都毫無壓力。這說明了“反貼”視網(wǎng)膜，通過“優(yōu)化”后并不妨礙高度清晰的圖片形成。
這個(gè)屬于不改變硬件架構(gòu)的情況下，做硬件優(yōu)化
綜上所述，我們的大腦本身自帶了最強(qiáng)的算法優(yōu)化，我們之所見，經(jīng)過腦補(bǔ)才得到所感知的畫面。所以，算法并非不好，只是說算法不夠好，結(jié)果不夠接近大腦算法的執(zhí)行結(jié)果。比如拍個(gè)月亮變成PS，那就過分了。
參考：
華為PM 熊軍民·科普：3D TOF是手機(jī)未來發(fā)展方向之一
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徠卡：德國公司，誕生于1913年，
昂貴的價(jià)格是徠卡的品牌標(biāo)志，同時(shí)伴隨著的更是一種精湛的制作，一種深厚底蘊(yùn)的文化 ?
