1+1更好？ 由华为P9看双镜头设计发展史（三）

（原标题：1+1更好？ 由华为P9看双镜头设计发展史）

黑白辅助 真实CMOS 提升画质是目的

那么如今这种手机的双摄像头设计是否能带来真正意义上的画质提升呢？这里咱们还是从最近华为P9开始聊起。华为的双摄像头设计很独特，其采用了彩色+黑白双摄像头的设计。为何会加入黑白传感器呢？原因很简单，黑白传感器的灵敏度更高，能更好的感知拍摄画面的细节。

这里笔者也来普及下现阶段CMOS图像传感器的一些基础概念。首先，除非特殊设计（如适马的FOVEON X3），其他相机/手机的CMOS传感器都是黑白传感器，之所以能够拍摄出彩色照片，是因为传感器前增加了马赛克排列色彩滤镜（也叫拜耳滤镜），从而让传感器猜出拍摄的色彩，并最终还原在输出的画面上。当然，这一层色彩滤镜，必然会降低传感器本身的进光量，此外也会在一定程度上影响传感器的细节记录能力（毕竟传感器前面多了一层滤光层）。因此，在相机领域也有为了追求更好的高感和细节表现力而去掉色彩滤镜的机型，而那款相机就是鼎鼎大名的徕卡M Monochrom。

徕卡的M Monochrom可以说是我们见到的最早采用黑白传感器的相机类成像方案。其做法其实解释起来很简单，就是将徕卡M9的CCD传感器上的色彩滤镜去掉。很明显，去掉色彩滤镜后，传感器的灵敏度、高感表现都有了很大程度的提升。这相当于让传感器直接接受光线讯息，显然要比隔着一层滤镜要来的好。

那么像华为P9这样的手机其双摄像头的目的又何在呢？这也算是双摄像头的一个野心之所在。其目的在于既能获得去掉色彩滤镜后黑白传感器的细节表现和更好的灵敏度（更好的暗光拍摄能力），同时还能获得彩色的照片。也就是一个传感器用于记录色彩信息，一个传感器用于记录光影和细节信息。最终合成成一张拥有更多讯息的照片。从技术发展的角度来看，无论现阶段的产品性能表现究竟如何，这的确是一种不错的解决思路。

究缘由 体积受限 提升画质新手段

从相机发展的历史来看，双镜头已经成为一种过时的设计。那么这种设计为何如今成为了手机拍照解决方案的新宠呢？说起来，其最大价值反而在于其在相机上的短板——体积控制上。真可谓是败也双镜头，成也双镜头。

不同于相机的发展，手机拍照系统的画质提升面临一个最大瓶颈——摄像头体积。这里与其说是体积，其实更准确地说应该是传感器+镜头的厚度总和。智能手机受限于便携性和消费者的选购趋势，其整体厚度有着相当苛刻的限制。这就造成了手机的成像发展必然会受其制约。

正是这种厚度上的限制，一方面限制了镜头的光学设计，另一方面实际上也限制了手机可以使用的图像传感器画幅尺寸（传感器画幅越大，镜头体积越大。同理，镜头体积的限制也带来了传感器画幅的限制）。在如今常规尺寸的手机上，使用1/2.3"的传感器已经可以说是一个极限了（松下的CM1是一个特例，但是其厚度也已经远远超过普通智能手机了,拿iPhone来对比，其机身厚度是iPhone的2倍，镜头部分更是达到了3倍……），大图像传感器带来的手机厚度增加已经让不少人望而却步，因此很难让手机采用更大的传感器来提升画质。

因此，手机的图像解决方案想到了摄像头1+1的方案。双摄像头同时记录同一区域的场景信息，显然要比一个摄像头记录的讯息要更多（例如黑白+彩色的双摄像头设计，分工更明确）。采用水平横置双摄像头的设计，可以在不改变机身厚度的同时来增强拍摄画质。

这点手机就不同于相机设计，因为手机使用的传感器尺寸小，手机有一整个机背空间可以用于放置更多的摄像头而不会造成整体体积的增加。而相机则因为成像像场大的原因，不可能在同一机身上放置双镜头。可见不同的设计条件，也造就了不同的设计模式。

那么多摄像头能带来什么好处呢？笔者认为，在相同技术工艺和画幅相同的前提下，更多摄像头拍摄后合成的照片显然质量要比单摄像头画质来的要更好。双摄像头记录了更多讯息，其可以理解为一种另类的超采样模式，多次的图像采样显然要比一次采样来的更好。

那么为何相机并未采用这一设计呢？原因也很简单，更大更好这一原则在画质表现上无论如何还是会秒杀小传感器的数量优势（可以理解为质变大于量变）。如全画幅传感器的性能优势使得其在成像画质方面可以轻松战胜1英寸或者更小尺寸传感器的性能表现。就更不用说更大尺寸的中画幅传感器在性能上的优势了。此外，也如我们之前所说，相机的大尺寸传感器需要更大像场的镜头来适配，从如今无反/微单发展的瓶就可以看到，单镜头尺寸都是个大问题，更不用说更多的镜头了。而手机则是在限定了传感器尺寸上限的情况下寻求提升画质的解决办法，这时多镜头设计就成了一种很好的选择。

最后我们来简单总结下双镜头设计的发展，就相机领域而言，由于双镜头设计就大尺寸传感器而言体积增加过于庞大，相对于其他结构也缺乏性能优势，因此可以说从胶片时代单反结构崛起后，就已经宣告了双镜头结构退出了历史舞台。对于现在的数码影像设备而言，其只能在专业的3D拍摄领域稍有发挥，对普通消费级用户而言意义不大。

而对于手机的拍照系统而言，体积的限制正巧成为了双镜头（准确说是双摄像头）发展的契机。如今各大手机厂商也在寻求更好的画质表现，除了ISP优化，使用更好的传感器外，多镜头的设计的确带来了一种新选择。双镜头会否成为未来手机摄像头的一个发展趋势呢？笔者认为，在旗舰级智能手机上，我们很可能见到越来越多这样的设计。双镜头的两条发展方向都有潜力可挖，一种是类似华为P9的双摄像头设计，以一种另类超采样的方式来获得更高的画质；另一种类似LG G5这样的双焦距设计，很可能成为手机在保持轻薄化的同时解决光学变焦的最好途径。未来手机的画质水平能提升到怎样的水平，也的确是值得让人期待。