經(jīng)常有人問起：為什么手機(jī)有雙鏡頭，而相機(jī)只有單鏡頭？答案很簡(jiǎn)單：相機(jī)只需要單鏡頭。手機(jī)由于天然局限，單鏡頭做不到相機(jī)能做到的，所以用雙鏡頭“作假”。沒錯(cuò)，手機(jī)的雙鏡頭是作假用的。當(dāng)然，作假效果不錯(cuò)，使得很多人都滿意了。只是假的畢竟是假的。
鏡頭是成像用的，但成像不一定需要鏡頭。針孔相機(jī)就沒有鏡頭，用細(xì)小的針孔成像。針孔相機(jī)不需要對(duì)焦，因此具有無窮大的景深，也不存在光學(xué)畸變、色差、色散等問題。但針孔在理論上要求無窮小，邊緣無窮圓整光滑。這已經(jīng)很難做到了。針孔相機(jī)最大的問題是成像非常暗淡。只有那么小一個(gè)洞透過光來，怎么可能不暗淡呢？既然如此，那就擴(kuò)大針孔，讓更多的光進(jìn)來不行嗎？行的，但結(jié)果是圖像越來越模糊，最后根本不成像了。想想也是，打開窗戶，房間里很亮了，但墻上有圖像嗎？肯定沒有，只有一大片光亮。
針孔相機(jī)形成的圖像，景深無窮大，但曝光時(shí)間也是巨長(zhǎng)
四周有暗角也是針孔相機(jī)的特征
要擴(kuò)大針孔，就需要鏡片，一般是玻璃的，也可以用光學(xué)塑料或者其他透明物體。中學(xué)物理里用水滴形成透鏡，這是一樣的道理。鏡片就有聚焦問題，還有光學(xué)畸變、色差、色散等問題，但畢竟可以在“正?！睏l件下獲得足夠的亮度，能夠成像了。自然，鏡片越大，透光越多，畫面越明亮，或者說，可以在越暗的條件下依然正常成像。
在膠卷時(shí)代，膠片的感光度有限，鏡頭是低光條件下正常成像的主要手段，f2.8都不算大，f1.4、f1.0才真是大。在數(shù)碼時(shí)代，調(diào)高ISO很容易。膠卷時(shí)代ISO 100是標(biāo)準(zhǔn)速度，400就是“快片”了，2400是不可思議的快片，好像沒有更快的了。在數(shù)碼時(shí)代，尤其是數(shù)碼單反，6400都是10年前的水平了，現(xiàn)在動(dòng)輒50000以上，有的甚至可以擴(kuò)充到256000。換句話說，只要有一絲光亮，就能拍出大體可用的圖像來。
但低光時(shí)推高ISO是有代價(jià)的，代價(jià)就是噪點(diǎn)。用大光圈，可以降低對(duì)高ISO的要求，降低噪點(diǎn)。說到大光圈，手機(jī)相機(jī)的鏡頭光圈是不可調(diào)的。換句話說，永遠(yuǎn)是最大光圈，也沒有這個(gè)空間安裝機(jī)械光圈。一般說來，光圈越大，景深越小。手機(jī)鏡頭動(dòng)輒f1.8、f2.2，數(shù)碼單反要是永遠(yuǎn)用這樣的光圈，那就經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鼻子清楚了、耳朵就模糊了的事情。但手機(jī)相機(jī)沒有這樣的問題。相反，手機(jī)相機(jī)常見的問題是不管拍什么，統(tǒng)統(tǒng)是前景后景都清楚。對(duì)于到此一游或者自拍照來說，這很好。但要想有一點(diǎn)表現(xiàn)力，突出主題，尤其是后景適當(dāng)模糊，這就糾結(jié)了。這牽涉到另一個(gè)問題，景深不僅取決于光圈，還取決于成像大小。以全幅數(shù)碼單反為基準(zhǔn)，在同樣的光圈下，1.6倍APS-C（對(duì)角線長(zhǎng)度為全幅的1/1.6）的景深增加1.6倍。高檔數(shù)碼卡片機(jī)用一英寸成像芯片就算大的了，那就是2.7倍等效；更常見的1/2.5英寸成像芯片的低檔卡片機(jī)則是6倍等效。三星S7也是1/2.5英寸，iPhone 6S是1/3英寸，索尼Xperia Z5是1/2.3英寸，都大體在低檔卡片機(jī)等級(jí)。
換句話說，手機(jī)相機(jī)的景深天然就很長(zhǎng)，大約是全幅相機(jī)的6倍，要那種背景糊化的效果就難了。當(dāng)當(dāng)當(dāng)，第一種雙鏡頭應(yīng)用出現(xiàn)。主鏡頭還是拍照用的，輔助鏡頭不拍照，但用于測(cè)距和標(biāo)定主要對(duì)象，并用大幅度脫焦的第二張照片與原照片合成，用脫焦模仿大光圈效果。問題是大光圈的景深效果是漸進(jìn)的，可以由近而遠(yuǎn)逐步增加模糊度；而脫焦的效果是跳躍的，中間無法過渡。如果畫面沒有中間距離的東西，這作假可以以假亂真；但要是有中間距離的東西，就容易穿幫，看著假。
真正的大光圈下的景深效果
手機(jī)（這里是新的谷歌手機(jī)）的模仿效果
但這樣缺乏中景的場(chǎng)面就不大容易看出差別了
但卡片機(jī)的最大光圈在f4.5-5.6級(jí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手機(jī)的f1.8-2.2級(jí)?？ㄆ瑱C(jī)鏡頭的直徑更是顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手機(jī)。這是由于焦距的差別。三星S7的焦距為4.2毫米（35毫米等效為26毫米），這在過去就是超廣角了。f1.7意味著鏡頭有效直徑約2.5毫米。廣角鏡頭是掃街利器，35毫米和28毫米是最常見的掃街焦距，所以市面上固定焦距的高級(jí)數(shù)碼卡片機(jī)（如富士X100系列、理光GR系列）大多是35或者28毫米固定鏡頭。這也是自拍最有用的焦距/視角。問題是，人們也喜歡拍特寫，這就需要長(zhǎng)焦了。從適合拍人像的75-85毫米的小長(zhǎng)焦，但萬金油100-200的中長(zhǎng)焦，到打鳥、狗仔專用的300毫米以上超長(zhǎng)焦，不一而足。
過去長(zhǎng)焦就是另一個(gè)鏡頭，現(xiàn)在可以用變焦，一鏡走天下。但手機(jī)鏡頭連機(jī)械光圈都沒有地方，變焦鏡組就免談了。怎么辦？用數(shù)碼剪裁。把圖像的中間部分摳出來，不就等效于長(zhǎng)焦的視角了嗎？沒錯(cuò)，但代價(jià)是畫質(zhì)。手機(jī)相機(jī)像素再多，也經(jīng)不起這么摳。三倍是對(duì)光學(xué)質(zhì)量要求特別高的變焦的極限，像人們津津樂道的“大三元”（16-35毫米/f2.8、24-70毫米/f2.8、70-200毫米/f2.8），基本上沒有畫質(zhì)損失，或者說畫質(zhì)在任何焦距都與同等焦距的定焦鏡頭相當(dāng)。但業(yè)余級(jí)的要求沒有那么高，10倍、15倍也時(shí)有所見，像18-300的“通用變焦”。一般認(rèn)為，10倍變焦的畫質(zhì)不好，但從廣角圖像里摳的數(shù)碼變焦就可怕了。3倍變焦相當(dāng)于只用中央10%的芯片面積，10倍就相當(dāng)于只用中央1%的面積了。也就是說，22MP變成0.2MP了，就等著看馬賽克吧。再糟糕的光學(xué)變焦也比這強(qiáng)一萬倍。
長(zhǎng)焦距在成像上的效果可以等效為窄視角
用中心剪裁也可以得到相當(dāng)于變焦的效果，問題是周圍的像素就丟失了，放大到同樣尺寸，必然損失畫質(zhì)
這是10倍變焦的剪裁等效，看看只有多少原畫面還剩下了
10毫米到300毫米的不同視角效果
光學(xué)變焦（中）與數(shù)碼變焦（右）的差別，左為原圖
另一個(gè)問題是透視。走上前、退后可以得到同樣的物象大小，但前景與后景的相對(duì)關(guān)系就變了，尤其是長(zhǎng)焦的“景深壓縮”效果就沒了
還有一個(gè)問題是“廣角變形”，對(duì)于一樣大小的人頭像，用廣角鏡頭拍，容易出現(xiàn)變形，好像臉被打腫了一樣，鼻子尤其大；而長(zhǎng)焦拍出來的圖像更加悅目。所以日本有人專用300毫米的超長(zhǎng)焦拍人像，這當(dāng)然是有點(diǎn)變態(tài)了，超過70-85毫米以后改善效果就不明顯了。比較也能看出，長(zhǎng)焦也容易得出更加悅目的“脫焦背景”，為了可比，光圈都設(shè)在f5.6
景深壓縮也是長(zhǎng)焦的窄視角的效果
長(zhǎng)焦的景深壓縮也是人們經(jīng)常追求的效果
廣角本來是挺適合拍風(fēng)光的
但取景時(shí)不水平的話，也特別容易出現(xiàn)這樣的“透視變形”，房子向中間倒
廣角對(duì)這個(gè)人人自拍的時(shí)代也很重要，不廣角把臉裝進(jìn)去都不容易，但廣角變形也是不可避免的，看這鼻子
當(dāng)當(dāng)當(dāng)，第二種雙鏡頭上場(chǎng)：一個(gè)廣角，另一個(gè)長(zhǎng)焦。廣角和常規(guī)手機(jī)一樣，在28毫米級(jí)，長(zhǎng)焦由于光學(xué)限制，其實(shí)也沒多長(zhǎng)，也就70-80毫米級(jí)，再長(zhǎng)，就只有回到數(shù)碼變焦了。在這兩個(gè)焦距之間，則用數(shù)字內(nèi)插來作假，實(shí)現(xiàn)等效變焦。畫質(zhì)嘛，能覺得數(shù)碼變焦管用的，自然不會(huì)太在乎。以為手機(jī)像素足夠，不怕造，那是想多了。
說到手機(jī)的像素，這又是另一個(gè)問題了。手機(jī)的成像芯片尺寸不超過低檔卡片機(jī)，同樣像素的話，每個(gè)像素的尺寸就要成倍小于數(shù)碼單反。集成電路可以做得集成度越來越高，但光學(xué)規(guī)律不跟著摩爾定律走。每一個(gè)像素實(shí)際上有一個(gè)微鏡頭，這是Bayer濾色鏡，把自然圖像分解成三原色，三個(gè)像素各自對(duì)三原色敏感，然后三個(gè)像素的信息合成起來還原成一個(gè)彩色的“實(shí)際像素”。在給定芯片尺寸的條件下，為了提高像素?cái)?shù)，只有縮小像素，縮小Bayer濾色鏡。但光學(xué)透鏡的縮小是有限制的，過小的透鏡導(dǎo)致衍射，可以理解為棱鏡把白光分解成七色光。不僅顏色上分解了，光束也散開了，導(dǎo)致聚焦失效。所以手機(jī)像素的提高已經(jīng)差不多到物理極限了。另一方面，越小的透鏡透光量越小，需要像素本身的感光度提高，增加了噪點(diǎn)，低光畫面尤其明顯。良好光線畫面放大到大尺寸后也會(huì)明顯。
這是小芯片的天然局限。Hasselblad HD5“只有”50MP，比典型手機(jī)只多一倍，但畫質(zhì)是不能相比的。Hassy的圖像放大到櫥窗廣告尺寸一點(diǎn)壓力都沒有，甚至可以放大到馬路和高樓廣告牌的尺寸。手機(jī)圖像就只能嘿嘿了，放大到11x14英寸也已經(jīng)很樂觀了。像素多總是好的，但像素和像素也是絕對(duì)不一樣的。有一句話：“最新手機(jī)的畫質(zhì)已經(jīng)超過了幾年前的數(shù)碼單反”。我有一張放大到48x32英寸的桑托里尼旅游風(fēng)光照，這是當(dāng)年我用佳能40D拍的。40D是2007年8月推出的，只有10MP，在當(dāng)時(shí)都不是頂級(jí)數(shù)碼相機(jī)。放大到這樣的尺度，畫面的分辨力當(dāng)然不足以數(shù)頭發(fā)，但依然沒有看得出來的馬賽克。還沒有見到過任何手機(jī)能做到這一點(diǎn)。
為了彌補(bǔ)手機(jī)相機(jī)低光噪點(diǎn)的問題，第三種雙鏡頭隆重登場(chǎng)。主鏡頭還是原來的，輔助鏡頭只產(chǎn)生黑白圖像。芯片只能感受灰度，而不能感受色彩。所以彩色畫面被分解為三原色，當(dāng)作黑白一樣感受灰度，然后三個(gè)通道合成還原為彩色圖像。但落到每一個(gè)色彩通道上，灰度都要打折扣。另外弄一個(gè)獨(dú)立的黑白通道的話，沒有這些損失，建立灰度底調(diào)，圖像就“立”起來了。灰度豐富、干凈，主觀清晰度也提高了。光線充足、色彩豐富的話，差別不大；低光條件下，本來色彩就缺乏，灰度顯不出來，這樣通過黑白通道建立基調(diào)就特別重要。彩色實(shí)際上好像在黑白的灰度上染色一樣，本來低光時(shí)色彩就不豐富。這是富士膠卷和東芝彩電當(dāng)年也用過的花招，另加一層黑白層。
第四種雙鏡頭是用兩個(gè)鏡頭拍3D圖像，但看3D圖像需要特殊裝置，現(xiàn)在越來越少用，3D電視、3D藍(lán)光這些都在淡出市場(chǎng)了。
但手機(jī)“裸露”的簡(jiǎn)單鏡頭現(xiàn)在還看不出有什么辦法可以抑制眩光。這對(duì)逆光拍照很重要。
這是眩光控制失敗的例子
這是眩光控制成功的例子
再加兩張眩光控制成功的例子，這些都是手機(jī)幾乎不可能達(dá)到的效果
這張其實(shí)眩光不是太大的問題，但對(duì)焦點(diǎn)是問題，用手機(jī)的話，就看雙鏡頭是否能有效隔離主體、鎖定主體，但前景、后景的漸變過渡還是沒有辦法解決
有了雙鏡頭，可以彌補(bǔ)一些定焦超廣角的光學(xué)局限，畫質(zhì)肯定可以滿足到此一游和家庭團(tuán)聚之類的要求。加上美圖什么的，而且看圖多數(shù)是在手機(jī)上的微信里，反正只有比證件照大不了多少的圖，手機(jī)照片對(duì)于很多人的一般使用確實(shí)是“足夠好”了。加上方便，再好的照片也要相機(jī)在手才有可能。出門不一定帶相機(jī)，但誰出門都帶著手機(jī)，這就是一個(gè)大優(yōu)點(diǎn)。但人最大的問題就是喜歡攀比。都依賴自動(dòng)化的話，拍出來照片同質(zhì)化是不可避免的。看上去樣樣正確，但就是平淡。在這個(gè)連肥皂都要追求手工的時(shí)代，同質(zhì)化是炫耀的大敵，那什么樣的照片才能“鎮(zhèn)住”朋友圈里的人呢？
壞天氣、特異光線
高調(diào)
低調(diào)
這些照片是用各種相機(jī)拍出來的，但只要掌握正確技巧，在正確的時(shí)候抓住正確的畫面，任何最入門級(jí)的數(shù)碼單反都能拍出這樣的照片，而不需要頂級(jí)相機(jī)。而這是手機(jī)相機(jī)幾乎不可能做到的。
但手機(jī)能拍出好照片嗎？絕對(duì)的。這些是iPhone拍出來的。
這些都是iPhone拍出來的，不乏歷年得獎(jiǎng)作品。必須承認(rèn)，這些都是佳作。但他們的照片之所以好，不是因?yàn)閕Phone相機(jī)好，而是對(duì)畫面的感覺和拍照的技術(shù)好。要是那時(shí)手頭上正好有“正規(guī)”相機(jī)，拍出的照片更好，應(yīng)該是沒有懸念的。
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