为什么有些相机一个就够了，有些相机两个就够了？

高端智能手机的亮点越来越少，雷图图已经无法展现手机的优势。于是更霸气的双摄像头出现了。这里说的双摄像头，并不是像以前的智能手机那样，一个摄像头在前面，一个摄像头在后面，而是一双眼睛配两个后置摄像头来模拟人的眼睛，从而实现更多的拍照功能，更好的拍照效果。

一般来说，目前智能手机的相机接口是MIPI(移动工业处理器接口)接口。过去，手机平台上只有两个MIPI接口，一个用于前置摄像头，另一个用于后置摄像头。要成为双摄像头，该平台需要支持至少三个MIPI接口。其实在之前的高端平台，为了达到更高的像素，双ISP(Image？信号？处理，图像信号处理器)，比如为了支持16M的摄像头，会使用两个8M能力的ISP。这种平台很可能只有2个MIPI，但这并不能阻止工程师去做前置单摄像头+后置双摄像头。

双摄像头应用

这就是问题所在。双摄像头能做什么？

1，双摄像头可以测量距离，可以用于距离相关的应用。

人眼很容易定位物体的距离，但是当人闭上其中一只眼睛时，定位能力就会下降很多。双摄像头是模拟人眼的应用。简单来说，测量距离就是通过算法计算出被摄物体与左/右摄像头之间的角度θ1和θ2，加上一个固定的Y值(即两个摄像头的中心距离)，这样就非常容易计算出Z值(即物体与摄像头之间的距离)。

不过，这也很容易计算。如果两个摄像头的中心距过小，可计算物距会很近。如果要计算更长的距离，就必须加宽左右摄像机之间的距离。

如上图所示，因为可以通过双摄像头的算法判断物体的距离，所以通过这个特性很容易做出一些特效，比如:

背景模糊

单反相机最突出的特点之一就是大光圈。由于双摄像头可以测量不同被摄物体的距离，瞄准需要大光圈的物体，模糊其他不同距离的物体，因此可以轻松实现大光圈的效果。

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b、背景替换

因为可以测量距离，可以提取被摄物体中的主体，可以改变背景，所以可以比PS更简单的进行抠图。

c、背景特效

因为距离是可以测量的，主题和背景是可以分开的，所以对背景做什么都很容易，这里就不做过多描述了。

d、测量距离

这张图清楚地标识了不同物体的距离，这个距离信息用不同的颜色来标识。当AP获得不同物体的距离信息时，就可以实现上述功能。

2，双摄像头可以做光学变焦。

光学变焦主要是指左右摄像头使用不同的FOV(视角)，使两个摄像头的视野不同。当用户需要广角照片时，他们使用视角为85度的左摄像头来获得广角效果。当用户需要长焦照片时，使用视角为45度的合适相机来获得长焦效果。

为了使左右摄像头拍摄的物体高度重叠，光学变焦的双摄像头模块作为距离应用的摄像头模块不能太远，但左右摄像头需要尽量靠近放置。

如果两个相机的FOV不同，一个大，一个小，然后通过算法实现两个光学镜头之间的效果，就可以轻松实现光学变焦。

如果不使用双摄像头，放大图片后文字会不清晰。

如果使用双摄像头，放大图片后文字依然清晰。

这张图是广角图和长焦图的组合，通过算法计算出中间姿态的照片，这样细节不失真。

3、暗光效果增强

一般来说，暗光增强是在两个相机中完成的:一个带RGBG的标准相机和一个去掉RGBG滤镜的黑白相机。RGBG用于获取物体的颜色，而黑白相机用于获取更好的进光量，以判断被摄物体的光强。然后融合两幅图像，以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，将彩色图片获得的每个像素的颜色粘贴在黑白图片上，将两张图片融合。

以彩色图片为主体，将黑白图片得到的每幅图像的光强补偿到彩色图片上，将两幅图片进行融合。

至于哪种方式更适合整合，不同的人可能会有不同的看法，这里就不讨论了。

同样，对于暗光增强，为了让左右摄像头拍摄的物体高度重叠，也要求这种双摄像头模组尽量靠近。

需要注意的是，华为P9实际上选择了这种模式的模块。

当然，也有业内人士表示，目前这种算法效果并不明显。暗光补偿确实对用户有帮助，尤其是在夜间拍摄时。但也有客户认为索尼和三星的双PD技术很好，更愿意使用双PD摄像头进行暗光补偿。

双摄像头还是双PD暗光补偿效果好，可以对比一下华为P9和三星的Galaxy S7 edge，就有答案了。

这个一般用彩色+黑白相机。画面的亮度强度是由黑白相机获得的，以补偿画面的暗光。

4.3D拍摄和3D建模

3D拍摄和3D建模的算法其实和距离应用差不多，只是精度要求更高，有时候甚至需要使用红外测距来更准确的判断距离。

说到双摄像头的算法，就不得不提ISP(Image？信号？处理图像信号处理器)，ISP的主要功能是对前端图像传感器输出的信号进行后处理，主要功能有线性校正、去噪、去坏点、插值、白平衡、自动曝光控制等。只有依靠ISP才能在不同的光学条件下很好的还原场景细节，而ISP技术很大程度上决定了手机的成像质量。

在功能电脑时代，ISP都是建立在摄像头上的，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大，对ISP性能的要求也越来越高。如果将ISP集成到相机传感器中，相机模块会过大，甚至会影响拍照效果。所以在智能手机时代，ISP一般都在主芯片SoC上。有些品牌客户为了达到更好的效果，甚至不惜代价增加一个ISP，以达到更好更专业的照片效果。

好的相机算法需要好的ISP。ISP和算法相辅相成，缺一不可。而双摄像头对ISP性能要求更高。首先，为了让左右摄像头的信号同时得到处理，单个ISP已经不能满足双摄像头的需求。这就需要双ISP来实现这个功能。

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，然后进行两幅图像的匹配(比如提取两幅图像中相同的部分，去掉只有一个摄像头拍摄的部分)，再对相关图像进行遮挡、检测、补偿等算法处理。最后，融合两幅图像以增强颜色。当然，实际上ISP用算法做的事情比这张图写的要多。

当然这里面也有一个小插曲。毕竟有两个ISP，两个ISP存在一些处理速度和处理能力不同的问题。为了保证两个ISP可以同时采样，就需要双摄像头拍摄的画面是同时拍摄的。解决方案之一是让传感器有一个同步信号引脚。两个摄像头的同步信号是对接的，每次读取一张图片，都会给图片打上时间戳。ISP通过时间戳保证左右摄像头拍摄的照片是同时拍摄的，最后融合。

不同于一般3D电影的拍摄。手机上的两个摄像头在图像拍摄过程中无法产生足够的视觉差异，因为两个摄像头之间的距离与人眼的距离不同。而且为了让人更明显的获得3D视觉效果。所以增强往往需要算法。

因为距离可以测量，后续的双摄像头不仅可以实现3D摄影，还可以进行3D建模。这个时候我觉得双摄像头的重要性就更加重要了。

其他效果也得到了增强，如HDR和分辨率的提高。这些功能其实单摄像头就能实现，但双摄像头能让效果更好，我就不一一列举了。

总结:

目前这些功能都是双摄手机最常见的功能。背景虚化/替换，暗光效果给用户带来更多的照片效果；光学变焦让我们感受到变焦功能的相机功能；但个人认为，未来最令人兴奋的还是3D功能。

今年VR这么火，VR的素材从哪里来？还是得靠双摄像头算法的优化。如果3D拍照和建模的算法成熟，双摄像头会更受欢迎。

双摄像头生态链

前面我们讲了双摄像头的应用和原理。现在我们来关注一下双摄像头的产业链。

1，双摄像头算法供应商

因为算法需要和ISP合作，所以算法和ISP是相辅相成的。想把算法做好，必须有好的ISP。

作为主要的平台供应商，高通/联发科有自己的ISP，所以也开发了自己的双摄像头算法。至于它的算法，还有待市场的检验。

作为传感器供应商，索尼、三星和OV也在积极开发双摄像头算法，暂时还没有见到量产产品。但是，在功能机时代，没有ISP。这些相机传感器供应商在做2M/5M的时候，都要匹配自己的ISP，所以他们都有自己开发ISP的经验。所以双摄算法的开发是比较有经验的。

苹果去年收购了Linx，它也有多摄像头的专利和算法。是否会用在自家的双摄机型上，还要看今年的iPhone7。理论上Linx有足够的算法，苹果不会去大厂买双摄像头的IP授权。

除了这些平台，传感器供应商和品牌的智能手机都会开发自己的双摄像头算法，我们将逐一列出其他供应商:

华晶，1996成立于台湾省，主要研发自主ISP芯片。一些高端手机、相机、汽车都使用其ISP的外壳。双摄像头手机也有自己的ISP。距离应用，光学变焦，暗光补偿都有所建树。

一家以色列公司。算法的优势主要在于光学变焦和暗光补偿。在深度领域，也有一些研究。从媒体宣传来看，hTC已经采用了它的算法。

虹软成立于1994，总部位于美国，在上海、杭州和南京都设有技术中心。虹软的强项是光学变焦和暗光补偿。上一篇文章的第二张光学变焦图和暗光补图来自Irisoft。

上海兴芯威是一家成立于2011的公司，主要从事图像处理器的研发。目前，其产品主要用于车辆市场。作为少数几个开发独立ISP的公司，他们也在开发双摄像头算法和ISP。双摄市场后，X-Chip将是一匹潜力巨大的黑马。

双摄像头刚出来，所以各家在算法上各有优劣。但从目前已经推出的双摄像头手机的效果来看，各家的算法都有待改进。各种算法能力上去之后，势必会让双摄像头成为手机的标配。

2.双摄像头传感器供应商

因为两个相机拍照时需要同步时间戳，这就要求相机传感器有同步信号。目前，提供这种同步信号的传感器供应商有索尼、三星、OV和格科威。所以双摄像头传感器主要用这些产品。

3.双摄像头模块供应商

目前可以做双摄像头的模组厂有很多，包括光宝、虞舜、新力、纳木加、O-Film、三星机电、秋体等。然而，有量产经验的主要是广宝、虞舜和新力。华为的机型主要使用光宝和虞舜的模块。而O-Film和三星机电，依靠其强大的工厂能力，现在正在双摄像头模组领域大踏步前进。Namuga与各算法公司保持着良好的沟通关系，是三星手机的供应商，正在双摄像头模组领域逐步发力。

但是，不同的功能需要不同的模块。让我们继续以上面提到的四个函数为例:

距离应用，一般的做法，就是相机的大小，常见的相机规格如13M+2M，13M+5M。

通过这两种方式，可以更好的计算出物体到镜头的距离。

光学变焦双摄像头模块，最重要的是两个摄像头需要有不同的FOV，类似下图:

不同的FOV，不同的焦点，然后通过算法，可以实现光学变焦功能。

一般暗光增强是用RGB全彩相机和单色黑白相机拍摄的，如下图所示:

算法方面，进光量主要由右边的黑白摄像头读取，以补偿左边RGB摄像头的色彩。

3D拍摄和建模，这种方式有点类似于距离相关模块。只是3D对距离的精度要求更高。这种情况下，更需要把两个摄像头的距离放远一点，有的甚至利用红外辅助定位来实现测距，最终实现3D拍摄和建模的作用。

制造双相机模块的困难；

一般双摄像头有两种:* *基板或者* * *支架。如下图所示:

在* * *基板的情况下，两个摄像传感器*** * *放置在同一基板上，然后从该基板引出一个FPC。如果使用* * *支架，如上图所示，传感器由支架固定，每个传感器都有自己的基板和FPC。

* * *底板的优点:两个传感器可以坐在同一个平板上，耐摔。

* * *基板的缺点:产量低，导致价格高。

* * *支架优点:产量高，价格好。

* * *支架的缺点:由于是两个独立的传感器模块，需要AA校准才能使它们在同一平面上，难度大，抗摔性差。

总之，两种方法各有利弊。目前只有华为采用* * *基板方式。但无论哪种方式，目前的收益率都很差，所以成本还是很高的。

双摄像头的未来

如果改进算法，提高模组良率，双摄像头还是有很多优点值得做的。

但是由于不同的功能对模块放置的要求不同，双摄像头目前可能并不能满足大家对摄像头的要求。

Google在推出Project Tango的时候，巧妙地提出了一个三摄像头的概念:需要测距和3D建模的时候，可以使用两个距离较远的摄像头；如果做光学变焦和暗光补偿，可以用两个近距镜头。甚至这种深度感可以和红外线结合起来更精确地测量距离。

无论如何，随着双摄像头算法的演进和VR需求的增加，摄像头扮演着越来越重要的角色。双摄像头的手机，甚至是前置双摄像头和后置三摄像头，在未来一年内很可能会越来越普遍。