手機(jī)雙攝像頭引爆手機(jī)像素大改革

近日360奇酷手機(jī)發(fā)布了，各種黑科技讓人覺(jué)得國(guó)產(chǎn)手機(jī)的春天真的來(lái)了。其中的雙攝像頭方案最為搶眼，周鴻祎發(fā)布會(huì)上稱(chēng)“這個(gè)設(shè)計(jì)是蘋(píng)果要追趕我們的”，震驚了整個(gè)手機(jī)圈。

什么樣的雙攝像頭方案讓周教主如此自信呢?

說(shuō)起這個(gè)設(shè)計(jì)不得不說(shuō)一下為了記錄色彩而帶來(lái)的缺憾，攝像圈的朋友肯定記得前幾年攝像機(jī)3CCD和單CCD之爭(zhēng)。3CCD記錄圖像更清晰但是成本更高，單CCD憑借低廉的成本迅速占領(lǐng)了低端市場(chǎng)。單CCD是如何記錄色彩呢?這其實(shí)是靠色彩濾鏡陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)像素記錄一種色彩，再由算法合成彩色圖像。

從上圖可以看出這種方式會(huì)導(dǎo)致光線被大量浪費(fèi)，只有一定光譜的光可以進(jìn)入位于色彩濾鏡下的傳感器，導(dǎo)致感光性下降。另外解析度也下降了，比如記錄單一紅色的圖案，解析度下降為原來(lái)的四分之一。

而360奇酷的雙攝像頭則比較理想的解決了這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)1300萬(wàn)的mono黑白攝像頭記錄高解析度的物體輪廓和細(xì)節(jié)，由于沒(méi)有色彩濾鏡，感光性大幅提升，解析度也得到一定的提高。同時(shí)，由另一個(gè)1300萬(wàn)的RGBW彩色攝像頭記錄色彩，后期用算法進(jìn)行合成，彌補(bǔ)mono攝像頭沒(méi)有色彩的問(wèn)題。

無(wú)獨(dú)有偶，近期曝光的另一個(gè)攝像頭技術(shù)和黑白雙攝像頭方案有異曲同工之妙。不同的是這個(gè)方案采用單鏡頭，通過(guò)色彩濾鏡的調(diào)整產(chǎn)生高解析度的黑白影像和低分辨率的彩色影像，降低了成本同時(shí)避免了雙攝像頭不同軸可能帶來(lái)的一些問(wèn)題。

問(wèn)題是如此低的色彩采樣能不能滿(mǎn)足現(xiàn)在人們對(duì)高畫(huà)質(zhì)的追求呢。其實(shí)人眼雖然看似對(duì)色彩很敏感，但人實(shí)際上看到的色彩信息量并沒(méi)有想像的那么大，這是由于人眼視網(wǎng)膜中用于記錄色彩的細(xì)胞遠(yuǎn)少于記錄明暗細(xì)胞的原因。你能知道樹(shù)是綠的房子是紅的，但是細(xì)節(jié)上如葉子的形狀，房子的結(jié)構(gòu)這些信息用黑白傳感器就可以記錄。

如果你熟悉photoshop那么做個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)憔兔靼籽劬邮艿缴实男畔⒘坑卸嘈?。首先我們看看?guó)外知名攝影網(wǎng)站DPREVIEW的這張奧林巴斯em5II的測(cè)試圖;由于em5II采用了像素位移技術(shù)，實(shí)際上每個(gè)像素均包含了三種顏色信息，實(shí)際效果要好于采用拜爾陣列直接拍照的效果。這張照片實(shí)際分辨率是3千9百萬(wàn)像素。

測(cè)試步驟：

1、通過(guò)photoshop壓縮這張照片到110萬(wàn)像素(相當(dāng)于分辨率長(zhǎng)寬都除以六)。丟失掉細(xì)節(jié)信息后再放大到3900萬(wàn)像素得到圖片1。

2、通過(guò)photoshop調(diào)整原始照片到灰度模式，丟失掉所有色彩。得到圖片2，這就相當(dāng)于得到采用新式濾鏡得到的高分辨率黑白影像和低分辨率的彩色影像。

3、把圖像1的圖像模式轉(zhuǎn)為L(zhǎng)AB模式。

4、把黑白灰度的圖像2復(fù)制到圖像1的明度層，替代低分辨率的明度信息

這時(shí)得到模擬的低色彩取樣的圖片。

再看看對(duì)比圖

如果不是對(duì)畫(huà)質(zhì)特別敏感的朋友看到這個(gè)對(duì)比圖可能分不出來(lái)哪個(gè)是原圖，哪個(gè)是處理過(guò)的圖片。但是仔細(xì)觀察顏色過(guò)度的地方，還是會(huì)發(fā)現(xiàn)在色彩過(guò)渡的邊緣，下面低色彩采樣的照片畫(huà)質(zhì)還是要略差些，但是這是和使用像素抖動(dòng)技術(shù)的奧林巴斯em5II做對(duì)比的結(jié)果，這種新技術(shù)從解析度上要遠(yuǎn)超僅采用傳統(tǒng)色彩濾鏡技術(shù)的相機(jī)。并且這僅僅是在LAB格式下單純的疊加亮度和色彩的結(jié)果。

當(dāng)然這種簡(jiǎn)單粗暴的疊加還是會(huì)帶來(lái)一定的問(wèn)題。

在色彩空間頻率非常高的測(cè)試部分會(huì)出現(xiàn)摩爾紋，而拜耳濾鏡中時(shí)常出現(xiàn)的黑白摩爾紋反而沒(méi)有出現(xiàn)，因?yàn)楹诎仔畔⒁呀?jīng)完全被無(wú)色彩濾鏡部分更好的記錄。

其實(shí)這個(gè)問(wèn)題在拜耳陣列的圖像中一樣存在，上圖左側(cè)D800E的色彩部分就出現(xiàn)了摩爾紋。那么這種摩爾紋和邊界色彩溢出有沒(méi)有辦法解決呢?

因?yàn)楹诎讏D像具有較高的解析度，通過(guò)對(duì)黑白圖像的處理可以得到高分辨率的物體邊緣信息，根據(jù)邊緣進(jìn)行限制性上色，那么色彩就不會(huì)溢出物體本身，上面的彩色摩爾紋也就得到了抑制。這就有點(diǎn)像現(xiàn)在流行的秘密花園填色繪本。

高分辨率的黑白圖像就是未填色的圖像，而低分辨率的彩色信息則告訴你需要往哪里填色，然后由計(jì)算機(jī)處理完成高分辨率彩色圖像。而一些邊界不明顯的區(qū)域則完全不需要特別處理，人眼無(wú)法識(shí)別其中的區(qū)別。

人眼視網(wǎng)膜擁有1.2億個(gè)感受亮度的細(xì)胞和幾百萬(wàn)感受色彩的細(xì)胞，就如改進(jìn)過(guò)的色彩濾鏡一樣。人眼在看一副照片時(shí)色彩信息量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人眼的識(shí)別能力，所以適當(dāng)降低色彩采樣像素的數(shù)量，提高人眼更需要的黑白像素?cái)?shù)量，在像素越來(lái)越高的今天不失為一種明智的選擇。

現(xiàn)在手機(jī)攝像頭分辨率越做越高，但是熟悉攝影的朋友已經(jīng)開(kāi)始發(fā)現(xiàn)，像素?cái)?shù)量已經(jīng)不再是影響畫(huà)質(zhì)最主要的因素，隨著像素的增高，單個(gè)像素的面積越來(lái)越小，反而使像素間的干擾變大，感光能力變差。而高像素對(duì)處理速度，照片文件儲(chǔ)存，鏡頭成本都帶來(lái)了更高的要求，而攝像頭模組采用新型色彩濾鏡后，圖像解析度提升的同時(shí)，感光性能也大幅提升，一顆攝像頭就可以達(dá)到360奇酷手機(jī)上雙攝像頭的效果。而采用新技術(shù)的1300萬(wàn)像素的攝像頭解析度就可以接近現(xiàn)在頂級(jí)2000萬(wàn)像素?cái)z像頭的解析度，這或許才是未來(lái)手機(jī)攝像頭的發(fā)展趨勢(shì)。