一個好漢三個幫
——手機攝像頭的那點事兒

2021-01-05 06:05:58星辰月芝士多多

關(guān)鍵詞：焦距光圈光線

文/ 星辰月圖/芝士多多

安奇奇，你發(fā)現(xiàn)沒有，現(xiàn)在的智能手機越來越難看了，特別是背后的攝像頭多得像火箭炮似的，密集恐懼癥都要犯了。

不是吧？沒事兒弄這么多攝像頭干什么呢？

這個……自然是為了——

分清遠近

要弄清楚為什么手機背后的攝像頭越來越多，我們首先需要了解手機攝像頭大致需要完成哪些工作。簡單來說，手機攝像頭就像我們的眼睛一樣，需要完成4 項最基本的任務(wù)：分清遠近、容納空間、感受明暗、識別色彩。這些任務(wù)，單個手機攝像頭完成得怎么樣呢？

找一個視野開闊的地方舉目遠眺，你會發(fā)現(xiàn)，當你看清楚近處的物體時，遠處的物體是模糊的，反之亦然。這是我們的眼睛在自動對焦，也就是通過調(diào)節(jié)角膜和晶狀體，將視線的焦點對準不同距離的物體。

但是，手機攝像頭并沒有調(diào)整焦距的功能。當你打開這樣的攝像頭時，會發(fā)現(xiàn)手機屏幕上的物體無論遠近，清晰度都是一樣的，就像處于一個平面一樣。

因此，在分清遠近這項工作上，手機攝像頭并不能勝任。

鏡頭所能容納的空間，就相當于我們眼睛的視線范圍。我們的眼睛能看到的范圍是有限的，水平視角大約只有120°左右，集中注意力時甚至只能看清25°范圍內(nèi)的東西。為了擴大視線范圍，我們?nèi)祟惪梢赞D(zhuǎn)動眼球和脖子。那么，手機攝像頭該怎么辦呢？

最常見的辦法，是通過全景照片來實現(xiàn)，也就是移動手機來拍攝更廣闊的畫面。但是，這個過程是通過芯片合成的，還存在手抖之類的干擾，拍出來的全景照片總是有些走樣。因此，在容納空間上，手機攝像頭還有所欠缺。

一大早起床，拉開窗簾，強烈的陽光刺得我們睜不開眼；突然走進一間小黑屋，我們眼前一片漆黑。但是，稍等片刻，等眼睛適應(yīng)了，我們又能看清眼前的東西了。這是我們的眼睛通過調(diào)節(jié)瞳孔的大小來適應(yīng)不同的光線強度。

手機攝像頭則是通過調(diào)節(jié)光圈的大小來模擬我們的瞳孔，從而將物體拍得更清晰——如果光線太強，就縮小光圈，讓較少的光線通過；如果光線太弱，就擴大光圈，讓更多的光線通過。如果光線實在太暗，還可以延長曝光時間來提高照片的亮度，也就是延長光線通過的時間。

但是，大多數(shù)手機攝像頭的光圈是不可調(diào)節(jié)的，延長曝光時間又要面臨手抖帶來的問題?？磥?，在感受明暗上，手機攝像頭做得也不是很好。

識別色彩是人眼最復(fù)雜的功能。我們眼中的視錐細胞獲得色彩信號后，還要經(jīng)過大腦的處理，才能讓我們看到自然而真實的色彩。如今，好一點的手機攝像頭不但能拍出色彩真實的照片，還能在拍攝的同時，通過各種濾鏡對照片進行處理，達到各種效果。這得益于它們強大的圖像傳感器和圖像處理芯片。

因此，在識別色彩這一點上，手機攝像頭已經(jīng)做得不錯了。

前面說過，我們的眼睛能通過調(diào)節(jié)焦距來處理物體的遠近，但手機攝像頭做不到這一點。工程師想到的辦法是，再增加一個同樣的攝像頭。

有了兩個攝像頭，我們就能通過三角定位法來確定目標的遠近，然后根據(jù)遠近信息將物體劃分到不同的平面上。接下來，我們根據(jù)需求，選擇哪個平面上的物體要清晰，哪個平面上的物體要虛化，就能達到模擬對焦的目的，拍出有遠近層次的照片。

為了拍出彩色的圖像，手機攝像頭中會加入一塊濾色鏡。自然光會被這塊濾色鏡過濾，然后生成彩色的圖像。在過濾的過程中，光線會有損耗，要是遇上夜晚這種光線條件不好的時候，我們拍出的照片就會偏暗。這個時候，就需要黑白攝像頭登場了。

黑白攝像頭中沒有濾色鏡，因此能捕捉更多的光線，讓圖片更加清晰。清晰的黑白圖像和昏暗的彩色圖像經(jīng)過芯片自動處理、合成，就能得到一張效果更好的彩色夜景照片。

普通攝像頭能拍攝的范圍有限，全景照片又有缺陷，這時如果有個廣角攝像頭，就“安逸”咯！廣角攝像頭，就是能拍攝更廣闊范圍的攝像頭。不過，它的焦距有限，拍不了太遠的距離。因此，它還需要一位搭檔組合上場——長焦攝像頭。

如果我們要用手機拍攝遠處的物體，可以通過放大局部畫面來做到。但你通常會發(fā)現(xiàn)，越放大，畫面越模糊。這是因為手機攝像頭無法調(diào)節(jié)焦距，只能機械地將局部圖像放大。要想拍到更加清晰的遠景，我們就需要長焦攝像頭幫幫忙。

數(shù)碼相機的長焦鏡頭往往又長又重，就像一門炮似的，拍攝距離可以很遠，而手機的長焦攝像頭小小一個，因此拍攝的距離相對受限。

我明白了。數(shù)碼相機能通過更換不同用途的鏡頭來拍出不同效果的照片。手機攝像頭無法做到這一點，就用上了增加攝像頭的笨辦法。

你可太聰明了。所以，可不要再嫌棄手機的攝像頭太多了喲，那可是為了幫助我們記錄更多美好的瞬間呢！