双摄像头到底有何魔力？两个真比一个好？(2)

3、暗光效果增强

一般来讲，做暗光增强就是在两个摄像头中：一个用RGBG的标准摄像头，一个用去掉RGBG滤波片的黑白摄像头。RGBG用来获得物体的色彩，而黑白摄像头用来获得更好的进光量，来判断被拍物体的光强强度。然后将两个图片融合即可获得更好的暗光增强。

目前有两种融合方法：

以黑白图片为主体，将彩色图片上获取的每个像素的颜色贴至黑白图片上，将两种图片融合。

以彩色图片为主体，将黑白图片上获取的每个图像的光强补偿到彩色照片上，将两种图片融合。

至于哪种方式更合适做融合，可能仁者见仁智者见智，就不在这展开讨论了。

同样，做暗光增强，为了让左右摄像头拍摄的物体重叠度高，此类双摄像头模组也是要求越近越好。

需要说明的事，华为P9其实选用的就是这个方式的模组

当然有些业内人士也表示这种算法目前做的效果并不明显。暗光补偿对用户来说的确很有帮助，尤其拍夜景的时候。不过有些客户认为索尼和三星的Dual PD技术就非常好，更愿意用Dual PD摄像头来做暗光补偿。

到底是双摄像头还是Dual PD的暗光补偿效果好，大家可以比较一下华为P9和三星的Galaxy S7 edge，就会有答案了。

这个一般使用彩色+黑白的摄像头。通过黑白摄像头获取图片的光亮强度，来对图片暗光补偿。

4、3D拍摄以及3D建模

3D拍摄和3D建模的算法其实跟距离应用有点类似，只是它的精度要求更高，甚至有时会需要用红外测距进行更准确的距离判断。

提到双摄像头的算法，不得不提到ISP（Image Signal Processing 图像信号处理器），ISP主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期处理，主要功能有线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等，依赖于ISP才能在不同的光学条件下都能较好的还原现场细节，ISP技术在很大程度上决定了手机的成像质量。

功能机时代，ISP都是做在摄像头上的，不同像素的摄像头搭配不同性能的ISP。随着手机摄像头像素越来越高，对ISP性能的要求越来越高，若将ISP集成到摄像头Sensor上，势必造成摄像头的模组过大，甚至影响拍照效果。所以智能机时代，ISP一般都是在主芯片SoC上。部分品牌客户为了实现更好的效果，甚至不惜成本的外加一颗ISP用来达到更好更专业的拍照效果。

好的拍照算法就需要搭配好的ISP，ISP和算法相辅相成，缺一不可。而双摄像头对ISP性能要求更多。首先，为了使左右摄像头的信号能够同时被处理，单一的ISP已经无法满足双摄像头的需求。这就需要双路ISP实现此功能。

以暗光增强为例，彩色/黑白图像分别进入各自的ISP通道和校准通道，然后将两副图片做匹配（如将两幅图片相同的部分提取出来，去除只有一个摄像头拍到的部分），然后通过遮挡，检测，补偿等算法处理相关的图片。最后将两幅图片融合起来，实现颜色的增强。当然实际上ISP配合算法做的事情，远远比这图片上写的要多。

当然，在这里面也有一个小小的插曲。毕竟是两个ISP，两个ISP多少有一些处理速度、处理能力不同的问题。为了保证两个ISP能在同一时间上取样，就需要双摄像头拍出来的图片是同一时间拍出来的。其中一个解决办法就是让Sensor有一个同步信号引脚。将两个摄像头的同步信号对接，在每次读取图片时，将图片都打上一个时间戳，ISP通过时间戳，保证左右摄像头拍出来的照片在同一时间拍摄，最终再进行融合。

不同于一般的3D电影的拍摄。手机上的两个摄像头无法在图像的拍摄过程中就产生足够的视觉差，这是由于两个摄像头中间的距离和人眼不一样。而且为了能够让人们更明显地得到3D视觉效果。所以往往需要算法进行增强。

由于可以测出距离，后续的双摄像头不仅仅可以实现3D摄影，还可以进行3D建模，到这个时候，我想双摄像头的重要性则会更加重要。

其他的效果增强，比如HDR、提高分辨率，这些功能其实单摄像头也可以实现，只是双摄像头可以让效果更好，就不一一列举了。

小结：

目前来看，这几个功能是双摄像头手机最常见的功能。背景虚化/更换，暗光效果给用户带来了更多的拍照效果；光学变焦则让我们感受了变焦功能的相机功能；但个人觉得未来最让人激动的则是3D功能。

今年VR这么火，VR的素材哪里来？还是得靠双摄像头算法的优化。若3D拍照和建模的算法成熟后，将会让双摄像头变得更加流行。

双摄像头的生态链

前文我们讲了双摄像头的应用及其原理。现在我们就重点来说说双摄像头的产业链。

1、双摄像头算法供应商

由于算法是需要跟ISP配合的，所以算法和ISP是相辅相成的，想把算法做好，也得有好的ISP。

作为主平台供应商，高通/联发科都有自己的ISP，所以也自己开发了双摄像头算法。至于其算法好坏，还有待市场的检验。

而作为Sensor供应商，Sony、Samsung、OV也在积极开发双摄算法，暂时也没有看到量产的产品。不过在功能机时代，是没有ISP的。这些Camera sensor的供应商做2M/5M的时候，都得搭配自家的ISP，所以这些供应商都是有自己开发ISP的经验。所以开发双摄像头算法，相对来说也是有相关的经验的。

Apple去年收购了Linx，也拥有了多摄像头的专利和算法，是否会用在自家的双摄像头机型，那就看今年的iPhone7。理论来上说，Linx有足够多的算法，所以Apple不至于跟某大厂去买双摄像头的IP授权。

除了这些平台，sensor供应商和智能机的品牌商会自己开发双摄像头算法外，其他供应商我们一一列举一下：

1996年成立于台湾的华晶，主要开发独立的ISP芯片。部分高端手机、相机和车载都有用其ISP的案例。双摄像头手机也有用其ISP的。距离应用、光学变焦和暗光补偿都有所建树。

一家以色列的公司。其算法的优势主要在光学变焦和暗光补偿上。景深方面，也有一定的研究。从媒体宣传来看，hTC有机型采用了其算法。

虹软成立于1994年，总部在美国，在上海，杭州和南京都有技术中心。虹软的强项是光学变焦和暗光补偿。上一篇里的第二个光学变焦图和暗光补充的图就来自虹软。

上海兴芯微是一家成立于2011年的公司，主要从事图像处理器的研发，目前产品主要应用在车载市场。做为为数不多的研发独立ISP的公司，目前也在开发双摄像头的算法和ISP。在双摄像头市场起来后，X-Chip将会是一匹非常有潜力的黑马。

双摄像头也是刚刚出来， 所以算法方面，各家都有各自的优点和缺点。不过从目前已经推出的双摄像头手机效果来看，各家的算法还有待提高。等各种算法能力上去后，势必会让双摄像头成为手机的标配。

2、双摄像头sensor供应商

由于双摄像头在拍照的时候，需要两个摄像头同步时间戳，这就需要Camera Sensor有同步信号。目前有此同步信号的sensor供应商有Sony、Samsung、OV、格科微。所以双摄像头的Sensor主要用这几家的产品。

3、双摄像头模组供应商

目前能做双摄像头的模组厂很多，有光宝、舜宇、信利、Namuga、O-Film、三星机电、丘钛。不过有量产经验的主要是光宝、舜宇和信利。华为的机型主要是用光宝和舜宇的模组。而O-Film和三星机电凭借其强大的工厂能力，现在也大举进军双摄像头模组领域。Namuga则是跟各算法公司保持良好的沟通关系，并为三星手机的供应商，也逐渐在双摄像头模组领域发力。

不过不同功能对模组要求不一样。我们继续拿上文说的四个功能为例：

距离方面的应用，一般的做法，就是大小摄像头，常见的摄像头规格如13M+2M，13M+5M。如下图：

或者就是把两个摄像头放得远一些，如下图：

通过这两种方式，才能更好的计算被拍摄物体到镜头的距离。

光学变焦的双摄像头模组，最主要是两个摄像头需要有不同的FOV，类似下图：

不同的FOV，拍出来的聚焦点不同，再通过算法，就可以实现光学变焦功能。

一般的暗光增强，都是通过一个RGB全彩色的摄像头+一颗MONO黑白的摄像头进行拍摄，如下图：

算法方面，主要是通过右面的黑白摄像头读取进光量的多少，从而补偿左边RGB摄像头的色彩。

3D拍摄和建模，这种方式跟距离相关的模组有点类似。只是3D对距离的精准度要求更高。这种情况下，更需要将两个摄像头的距离摆得远一点，甚至有些会采用外加红外辅助定位来实现距离测量，最终实现3D拍摄和建模的作用。

双摄像头模组制作的难点：

双摄像头的做法，一般有两种：共基板，或者共支架。如下图：

若共基板，则是将两个Camera Sensor共同放在同一个基板上，然后一个FPC从此基板上引出来即可。若共支架，如上图，通过支架将Sensor固定住，每个Sensor有自己的基板和自己的FPC。

共基板的优点：两个Sensor可以坐在同一个平板上，而且抗跌落。

共基板的缺点：良率低，造成价格昂贵。

共支架的优点：良率高，价格较好。

共支架的缺点：因为是两颗独立Sensor模组，需要通过AA校准使其在同一个平面上，难度大，抗摔落也差。

总之两种方法各有优缺点，目前只有华为采用的是共基板的方式。但无论哪种方式，目前良率都是较差的，所以成本还是很高的。

双摄像头的未来

若算法提高，模组良率提高，双摄像头还是有很多优势值得大家去做的。

不过由于不同功能对模组摆放要求不同，双摄像头目前来看，有可能完全无法满足大家对摄像头的要求。

由于谷歌推出Project Tango的时候，很聪明地提出了一个三摄像头的概念：当需要测距和3D建模的时候，可以用两个距离远的摄像头；若做光学变焦和暗光补偿，可以用两个距离近的镜头。甚至此Depth Sense可以结合红外，更准确的测量距离。

无论如何，随着双摄像头算法的演进，VR需求的增加，摄像头发挥的作用越来越大。双摄像头，甚至前双摄像头+后三摄像头的手机，明后年很有可能变得越来越常见。

内容来源：iDoNews 专栏 ｜ ICshare发起人