从独眼龙到三眼神将手机镜头经历了什么？

　　有一款名为Light L16的相机，这款相机拥有16颗镜头，让密集恐惧症分分锺吓尿。智能手机相机也在朝着多镜头方向发展，不过还没达到16颗镜头的变态程度，双摄目前已经基本实现普及，而我们也将迎来后置三镜头手机。

　　这款手机就是传闻已久的华为P20。据悉，华为将于3月27日在法国巴黎举办新品发布会，发布会的主角即为三摄华为P20系列手机。

华为发布会宣传海报（图片来自网络）

　　从宣传海报来看，三个“O”似乎代表了三个镜头，主题“see mooore with AI”，其中的单词“more”变成“mooore”更是耐人寻味。那么三摄会以怎样的形态呈现？三摄又会有怎样的提升？镜头真的越多越好吗？今天我们就来聊聊关于手机镜头数量的事儿。

　　我们见到过的镜头一二三

　　抛却智能手机的基本功能不说，拍照似乎有占据手机附属功能第一位的趋势，拍照手机也成为手机定位的一大分项。手机拍照功能不可缺少，究其原因，除了日常的扫码等功能应用，最大原因就在于很多手机用户都习惯性用手机相机来记录生活。依托于小体积属性和网络平台，手机拍照的便利性是专业相机无法比拟的。

　　距第一款内置像头的手机J-SH04面世，已有18年之久。或许谁都没料到，这款在当时并没有引起多大波澜的11万像素的镜头，在十几年后的今天会有如此繁多的变化升级。现在我们去看这些手机镜头，都不仅仅去看这个手机相机有几千万的像素，光圈、几P镜头、传感器类型和尺寸、OIS光学防抖、对焦方式等等，都成为我们关注的内容。

　　顶级的手机单摄在现在已经有了非常不错的拍摄效果，但比之专业相机，还有很大的差距。其原因就在于微型镜头模组体积有限，以之前商用的装配技术，几乎无法实现光圈和焦距的物理变化。于是双摄开始发挥了它的历史作用。

　　最初双摄流传最广的作用就是模拟专业相机大光圈的浅景深效果，通过双摄视差和算法处理，抠取对焦主体，对背景进行虚化。这也基本是最初一主一副双摄方案拥有的所有新增功能。

　　到后来，也出现了一广角+一长焦和一黑白+一彩色两种双摄方案。这两种方案的进步之处就在于都可以实现双摄变焦，前者通过双摄切换，后者则通过像素合成实现。另外，由于后者在进行拍摄工作时，彩色和黑白镜头会同时拍摄出图像，最终通过算法合成输出为一张图像，所以图像质量也会有所提升。

　　之后，我们又看到了一种全新的双摄方案，这种方案的双摄在焦距上没有差距，但两颗镜头却各有所长。拍摄系统会根据拍摄环境的不同自动选择合适的镜头进行拍摄。这种方案的好处就在于可以让手机拍摄适用于更多的拍摄环境。

　　说起三镜头，在智能手机上还真出现过，那就是Google Project Tango项目下的几款AR手机。当然，这里的三摄在对于手机拍照质量提升来说并无裨益。

　　手机镜头真的越多越好吗

　　越来越多的事实和传闻似乎在指向这样一条定论：手机镜头越多拍摄水平越高。按照这个逻辑，像文初提到的16镜头在以后的智能手机上出现也不是没有可能。但事实真是这样吗？手机镜头真的会向着越来越多的方向发展吗？

　　不可否认的是，多镜头确实给我们带来了很多手机单镜头无法实现的功能：大光圈的浅景深虚化效果、更加多样化的拍摄环境适应。理论上说，想要手机拍摄擅长哪个方面，就在手机上加一颗专门用于这个方面拍摄的镜头，专职化利用，这样就能满足用户对手机拍摄更加专业化的需求。所以，在手机上看到更多镜头的可能性也不是完全没有。

　　就拿现在当下基本实现普及的双摄来说，长焦+广角镜头的组合可以满足我们对两个不同物理焦段的需求；不同功能的双摄通过智能镜头切换，即可用来拍摄亮度很高的外景，也可以拍摄光线极暗的夜景；最出彩的要数黑白+彩色镜头的组合，不仅可以实现变焦，还可以获得更高的图像质量。

　　当这种方案的双摄进行拍摄工作时，彩色和黑白镜头会同时拍摄出图像。由于黑白镜头取消了分色滤镜，所以会比彩色镜头拥有更高的进光量，图像细节就会更加清晰。两张图像通过软件进行融合，就能得到一张比普通彩色镜头更加清晰的照片。这种清晰度的增强效果在夜景拍摄时作用尤为明显。

　　另外，这种方案的双摄变焦是在高像素黑白镜头的基础上实现的。就拿华为手机其中的一款Leica双摄来说，在拍摄一张变焦照片时，2000万的黑白镜头负责拍摄出一张高清的黑白图像，然后从这张图像上截取出1200万彩色镜头拍摄出的图像范围，通过软件与彩色图像进行融合，从而获得一张质量较高的变焦图像。这也是在最高分辨率下无法进行无损变焦的原因。

　　所以说，多摄确实可以给手机带来更加出色的拍摄体验。但话也得说回来，双摄之所以能够存在优势，有很大原因是因为手机上用的微型相机模组的技术工艺和装配并不先进，导致其难以与专业相机相提并论。一旦这些问题得以解决，多镜头也就失去了存在的意义。比如我们在SamsungW2018上看到的物理可变光圈的相机，可变光圈的出现让手机双摄失去了一半的存在意义。

　　但目前来看，手机单摄想要拉近与专业相机的距离，还有很长的路要走，而这个过程恰恰就是多镜头滋生的春天。

　　那么华为P20多出来的一个镜头会有什么用呢？个人猜测，如果镜头的增加是为了提升拍照水平的话，那么有两种可能：一是新增专门用于微距拍摄的镜头，原因就在于双摄的算法很难做到分毫不差，复杂景物交接处难以实现精准抠图，那么专门的微距镜头就有存在的价值；二是大像素镜头。通过更大像素的黑白镜头，三摄模组可以实现更高像素的图像拍摄，支援实现多一焦段的双摄变焦。

　　说不准华为也要趟一趟AR的大潮

　　在第一部分，我们提到了Google的Project Tango项目。可惜的是，下个月1号Google将停止对这个项目的继续推进，改用对镜头硬件要求不高的新平台ARCore。不可否认的是，虽然Project Tango对相机模组要求高，但实现的现实增强更加深入。支援这种AR技术的手机，需要三颗后置镜头。

　　而且，这三颗镜头拥有不同的职能，并不是每一个都用来拍照――一颗深度感知镜头用于测量环境深度、一颗运动追踪镜头用于辅助设备定位、一颗普通镜头用于实景拍摄。

　　联想PHAB2 PRO

　　深度感知现在来说并不是一个陌生的概念，iPhone X面部识别的3D结构光就是深度感知的一种，当然还有通过红外线反计算时差获取深度的TOF方案，以及通过双摄视差进行深度感知的双目立体视觉技术。通过深度感知，手机可以获得周边环境的深度信息，为环境3D模型的建立提供了数据基础。

　　惯性测量单元、加速度计和陀螺仪等观感器可以进行运动检测，但存在累计误差，这时候就需要运动追踪镜头（广角鱼眼）对环境进行连续拍摄，通过特征点相对位置的变化计算移动距离，从而消除运动轨迹存在的误差。

　　确定了深度和相对位置，将软件合成的虚拟图像与拍摄到的实际场景结合，就可以得到增强现实图像。这种AR技术方案可以获得更加精确的现实增强效果，在未来的场景应用中市场广阔，比如实时地图导航、室内导航、室内环境建模、家俱家电摆放试用等等。阻力就在于这种AR方案所需的硬件支援相对复杂。

　　所以华为P20系列的三镜头，如果不是用于提升拍摄效果的话，那么也有可能是华为开始在AR领域进行发力。不过采用Project Tango方案的可能性较小，毕竟Google对该项目即将暂停推进。但话说回来，以华为的技术实力独撑三摄AR体系也不是完全没有可能。

　　写在最后

　　所以我们将在华为P20系列机型上看到三摄，有很大可能是在原有双摄的基础上增加一颗更加专业化的镜头用来让相机满足更多场景的拍摄需求，或者，开发三摄AR也有一定的可能性。

　　在更远的未来，如果单摄技术仍然难以打破技术瓶颈，那么我们就很有可能在智能手机上见到越来越多的镜头，所以有密集恐惧症的朋友可能要受苦了。