3D拍攝以及3D建模 - 打破僵局 凸顯雙攝像頭四大優(yōu)勢

　　4、3D拍攝以及3D建模

　　3D拍攝和3D建模的算法其實跟距離應(yīng)用有點類似，只是它的精度要求更高，甚至有時會需要用紅外測距進行更準(zhǔn)確的距離判斷。

　　提到雙攝像頭的算法，不得不提到ISP（Image SignalProcessing圖像信號處理器），ISP主要作用是對前端圖像傳感器輸出的信號做后期處理，主要功能有線性糾正、噪聲去除、壞點去除、內(nèi)插、白平衡、自動曝光控制等，依賴于ISP才能在不同的光學(xué)條件下都能較好的還原現(xiàn)場細(xì)節(jié)，ISP技術(shù)在很大程度上決定了手機的成像質(zhì)量。

　　功能機時代，ISP都是做在攝像頭上的，不同像素的攝像頭搭配不同性能的ISP。隨著手機攝像頭像素越來越高，對ISP性能的要求越來越高，若將ISP集成到攝像頭Sensor上，勢必造成攝像頭的模組過大，甚至影響拍照效果。所以智能機時代，ISP一般都是在主芯片SoC上。部分品牌客戶為了實現(xiàn)更好的效果，甚至不惜成本的外加一顆ISP用來達(dá)到更好更專業(yè)的拍照效果。

　　好的拍照算法就需要搭配好的ISP，ISP和算法相輔相成，缺一不可。而雙攝像頭對ISP性能要求更多。首先，為了使左右攝像頭的信號能夠同時被處理，單一的ISP已經(jīng)無法滿足雙攝像頭的需求。這就需要雙路ISP實現(xiàn)此功能。

　　以暗光增強為例，彩色/黑白圖像分別進入各自的ISP通道和校準(zhǔn)通道，然后將兩副圖片做匹配（如將兩幅圖片相同的部分提取出來，去除只有一個攝像頭拍到的部分），然后通過遮擋，檢測，補償?shù)人惴ㄌ幚硐嚓P(guān)的圖片。最后將兩幅圖片融合起來，實現(xiàn)顏色的增強。當(dāng)然實際上ISP配合算法做的事情，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比這圖片上寫的要多。

　　當(dāng)然，在這里面也有一個小小的插曲。畢竟是兩個ISP，兩個ISP多少有一些處理速度、處理能力不同的問題。為了保證兩個ISP能在同一時間上取樣，就需要雙攝像頭拍出來的圖片是同一時間拍出來的。其中一個解決辦法就是讓Sensor有一個同步信號引腳。將兩個攝像頭的同步信號對接，在每次讀取圖片時，將圖片都打上一個時間戳，ISP通過時間戳，保證左右攝像頭拍出來的照片在同一時間拍攝，最終再進行融合。

　　不同于一般的3D電影的拍攝。手機上的兩個攝像頭無法在圖像的拍攝過程中就產(chǎn)生足夠的視覺差，這是由于兩個攝像頭中間的距離和人眼不一樣。而且為了能夠讓人們更明顯地得到3D視覺效果。所以往往需要算法進行增強。由于可以測出距離，后續(xù)的雙攝像頭不僅僅可以實現(xiàn)3D攝影，還可以進行3D建模，到這個時候，我想雙攝像頭的重要性則會更加重要。其他的效果增強，比如HDR、提高分辨率，這些功能其實單攝像頭也可以實現(xiàn)，只是雙攝像頭可以讓效果更好，就不一一列舉了。

　　現(xiàn)在我們就重點來說說雙攝像頭的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　1、雙攝像頭算法供應(yīng)商

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

　　作為主平臺供應(yīng)商，高通/聯(lián)發(fā)科都有自己的ISP，所以也自己開發(fā)了雙攝像頭算法。至于其算法好壞，還有待市場的檢驗。

　　而作為Sensor供應(yīng)商，Sony、Samsung、OV也在積極開發(fā)雙攝算法，暫時也沒有看到量產(chǎn)的產(chǎn)品。不過在功能機時代，是沒有ISP的。這些Camera sensor的供應(yīng)商做2M/5M的時候，都得搭配自家的ISP，所以這些供應(yīng)商都是有自己開發(fā)ISP的經(jīng)驗。所以開發(fā)雙攝像頭算法，相對來說也是有相關(guān)的經(jīng)驗的。

　　Apple去年收購了Linx，也擁有了多攝像頭的專利和算法，是否會用在自家的雙攝像頭機型，那就看今年的iPhone7。理論來上說，Linx有足夠多的算法，所以Apple不至于跟某大廠去買雙攝像頭的IP授權(quán)。

　　除了這些平臺，sensor供應(yīng)商和智能機的品牌商會自己開發(fā)雙攝像頭算法外，其他供應(yīng)商我們一一列舉一下：

　　1996年成立于***的華晶，主要開發(fā)獨立的ISP芯片。部分高端手機、相機和車載都有用其ISP的案例。雙攝像頭手機也有用其ISP的。距離應(yīng)用、光學(xué)變焦和暗光補償都有所建樹。

　　一家以色列的公司。其算法的優(yōu)勢主要在光學(xué)變焦和暗光補償上。景深方面，也有一定的研究。從媒體宣傳來看，hTC有機型采用了其算法。

　　虹軟成立于1994年，總部在美國，在上海，杭州和南京都有技術(shù)中心。虹軟的強項是光學(xué)變焦和暗光補償。上一篇里的第二個光學(xué)變焦圖和暗光補充的圖就來自虹軟。

　　上海興芯微是一家成立于2011年的公司，主要從事圖像處理器的研發(fā)，目前產(chǎn)品主要應(yīng)用在車載市場。做為為數(shù)不多的研發(fā)獨立ISP的公司，目前也在開發(fā)雙攝像頭的算法和ISP。在雙攝像頭市場起來后，X-Chip將會是一匹非常有潛力的黑馬。

　　雙攝像頭也是剛剛出來， 所以算法方面，各家都有各自的優(yōu)點和缺點。不過從目前已經(jīng)推出的雙攝像頭手機效果來看，各家的算法還有待提高。等各種算法能力上去后，勢必會讓雙攝像頭成為手機的標(biāo)配。

　　2、雙攝像頭sensor供應(yīng)商

　　由于雙攝像頭在拍照的時候，需要兩個攝像頭同步時間戳，這就需要Camera Sensor有同步信號。目前有此同步信號的sensor供應(yīng)商有Sony、Samsung、OV、格科微。所以雙攝像頭的Sensor主要用這幾家的產(chǎn)品。

　　3、雙攝像頭模組供應(yīng)商

　　目前能做雙攝像頭的模組廠很多，有光寶、舜宇、信利、Namuga、O-Film、三星機電、丘鈦。不過有量產(chǎn)經(jīng)驗的主要是光寶、舜宇和信利。華為的機型主要是用光寶和舜宇的模組。而O-Film和三星機電憑借其強大的工廠能力，現(xiàn)在也大舉進軍雙攝像頭模組領(lǐng)域。Namuga則是跟各算法公司保持良好的溝通關(guān)系，并為三星手機的供應(yīng)商，也逐漸在雙攝像頭模組領(lǐng)域發(fā)力。

　　不過不同功能對模組要求不一樣。我們繼續(xù)拿上文說的四個功能為例：

　　算法方面，主要是通過右面的黑白攝像頭讀取進光量的多少，從而補償左邊RGB攝像頭的色彩。

　　3D拍攝和建模，這種方式跟距離相關(guān)的模組有點類似。只是3D對距離的精準(zhǔn)度要求更高。這種情況下，更需要將兩個攝像頭的距離擺得遠(yuǎn)一點，甚至有些會采用外加紅外輔助定位來實現(xiàn)距離測量，最終實現(xiàn)3D拍攝和建模的作用。

　　雙攝像頭模組制作的難點：

　　雙攝像頭的做法，一般有兩種：共基板，或者共支架。如下圖：

　　若共基板，則是將兩個CameraSensor共同放在同一個基板上，然后一個FPC從此基板上引出來即可。若共支架，如上圖，通過支架將Sensor固定住，每個Sensor有自己的基板和自己的FPC。

　　總之兩種方法各有優(yōu)缺點，目前只有華為采用的是共基板的方式。但無論哪種方式，目前良率都是較差的，所以成本還是很高的。

　　若算法提高，模組良率提高，雙攝像頭還是有很多優(yōu)勢值得大家去做的。

　　不過由于不同功能對模組擺放要求不同，雙攝像頭目前來看，有可能完全無法滿足大家對攝像頭的要求。

　　由于谷歌推出Project Tango的時候，很聰明地提出了一個三攝像頭的概念：當(dāng)需要測距和3D建模的時候，可以用兩個距離遠(yuǎn)的攝像頭；若做光學(xué)變焦和暗光補償，可以用兩個距離近的鏡頭。甚至此Depth Sense可以結(jié)合紅外，更準(zhǔn)確的測量距離。

　　無論如何，隨著雙攝像頭算法的演進，VR需求的增加，攝像頭發(fā)揮的作用越來越大。雙攝像頭，甚至前雙攝像頭+后三攝像頭的手機，明后年很有可能變得越來越常見。