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焦圈，为摄影而生
& 前置也玩背景虚化 解析vivo X9的前置双摄像头
前置也玩背景虚化 解析vivo X9的前置双摄像头
10:10:48 蜂鸟网
&&责编：张璋
　　上周末，vivo在北京798尤伦斯艺术中心举办了一场，展出的内容是包括黎晓亮、范欣在内的九位使用vivo X9拍摄的。你也许会不屑这种科技与影像的结合展览，但如果你看过这个展览，则会改变你对于以往脑海中定义的科技与影像结合的固有认知。　　这次摄影展的主题是“自拍”，全部来自vivo最新X系列旗舰手机vivo X9。通过vivo X9的前置双摄像头拍摄出媲美专业相机才能拍摄出“焦内锐利，焦外虚化”的肖像摄影作品，这是以往任何手机都不能做到的，让参观展览的观众惊呼神奇。蜂鸟网作为本次影展受邀嘉宾，专访vivo拍照工程师陈满生，vivo 拍照产品经理王兆丰，深度探讨了vivo X9的前置双摄像头在算法与成像等方面的问题。vivo拍照产品经理王兆丰（左） 拍照工程师陈满生（右）　　众所周知，不管是手机行业还是相机行业，一直努力将人眼睛看到的一切情景通过影像的方式真实还原。正因此，手机摄像头发展初期，每次增加像素、镜头加大光圈、增加感光元件面积，都会给用户带来完全不一样的拍摄感受。　　随着近几年技术的进步，特别是手机成像技术的进步，从1300万像素一直飙升至2300万像素手机再到如今的双摄像头，摄像头经历的由高像素到高画质的转变。而这些转变的目的只有一个，解决手机成像最根本痛点――画质。?双摄像头的前世今生 　　第一代双摄像头诞生于2011年，那时候的双摄像头主要的任务是实现裸眼3D效果，与时下流行的双摄像头提升拍摄画质，营造浅景深效果的目的相去甚远。 　　随着手机机身越来越轻薄，为了完美的解决手机摄像头体积和手机机身厚度的问题，双摄像头的诞生，让手机在机身厚度和成像画质中找到了一个平衡点，但这一切都仅限于后置摄像头。而手机的前置摄像头技术的更新，似乎依然沿着增加像素这一个简单的方式前行，这也造成了手机前置摄像头的技术和成像水准远远要落后于后置摄像头。vivo X9　　对于vivo来说，2014年发布的Xshot带来了出色的后置摄像头拍摄体验，赢得了一片叫好之声；到vivo X7则大胆的提出了“照亮你的美”，前置摄像头加柔光自拍，来解决用户的自拍画质痛点，满足每个人的“爱美之心”。而如今的vivo X9，则更进一步，将时下用于后置摄像头的双摄技术，放到了前置摄像头上，目的自然是让前置摄像头也可以拍摄出媲美专业级相机的拍摄效果。 　　王兆丰向笔者解释了坚持做前置双摄的由来：“vivo发现自拍和后置拍摄的比重逐年上升，用前置摄像头拍照，无论是概率还是次数都已经超过了后置拍摄。你可以打开自己手机的相册，粗略的数一数自己的相片自拍和后置拍摄的占比，就知道这个需求是多么的重要了。” 　　所以，vivo从X7开始将前置摄像头作为了重点，并在X9上将X7建立的前置摄像头标准再次提升到一个全新的高度。 ?解密vivo X9前置2000万像素的柔光双摄 　　说了双摄的前世今生之后，我们来看一看vivo是如何为vivo X9打造的2000万像素前置柔光双摄。 　　从2014年开始，智能手机厂商开始尝试在手机上加入双摄像头，目的自然是提升画质，而目前双摄像头的解决方案，主要有三种： 　　第一种是景深探测方案，主摄像头加辅助摄像头的搭配，也就是说主摄像头负责记录画面信息，辅助摄像头则用来记录景深信息，用户拍照时，两者同时工作，从而得到一张有景深信息的照片，最终实现类似单反的背景虚化效果。 　　第二种是彩色摄像头+黑白摄像头的方案。在这种方式下，彩色摄像头负责色彩的收集，黑白摄像头用于增强摄像头的整体进光量，然后再通过算法将两张照片整合在一起。这种方案可以提升夜拍效果，提亮降噪。 　　第三种长焦+广角镜头方案。此种方式两个摄像头需要有不同的FOV（镜头所能覆盖的视角范围），不同的FOV（镜头所能覆盖的视角范围），拍出来的焦点不同，再通过算法，就可以实现光学变焦功能。 　　vivo X9的前置双摄像头采用的就是第一种方案，即2000万像素主摄像头加上800万像素辅助摄像头。在拍摄时，主摄像头负责记录拍摄主体，而800万像素辅助摄像头则用来记录景深信息，之后通过算法得到类似单反级别背景虚化效果的自拍照片。vivo X9前置双摄自拍效果 vivo X9后置拍摄效果　　王兆丰解释之所以会选择这种方案，第一是因为是这样的方案能够让用户自拍的时候通过背景虚化的方式突出每个人特有的气质，满足用户对于美的追求。第二是因为这种方案不会对手机机身厚度产生很大影响，且vivo在算法上已经有了既定方案，对于双摄像头的调教也更有心得，同时也能保证最终成像效果。 　　为了打造vivo X9的前置双摄像头，由于与供应商一直保持的良好的合作关系，这一次vivo和索尼联合打造了拥有2000万像素的全新IMX376传感器，辅以800万像素负责专门测算景深距离的辅助摄像头，两颗摄像头之间的间距大约10mm左右。 　　另外，在两枚前置镜头的结构上，两个摄像头共用的底板，将两枚镜头合为一体，配合5P镜头组件，通过与供应商的合作，使用目前最好的工艺来打造出vivo X9的前置摄双摄像头。在体积和质量做到完美平衡，在不影响手机整体厚度的情况下，实现前置双摄像头拍摄功能。 　　在拍摄时，两颗摄像头各司其职，拍摄出内容稍有不同的画面，画面中的近景两颗摄像头拍摄的效果会有较大差距，而画面中的远景则两颗摄像头拍摄基本相同，这样手机就可以通过判断，为接下来的背景虚化处理做准备。 　　在双摄像头完成了测距之后，接下来就需要靠算法来实现“焦内锐利，焦外奶油”的自拍效果。而对于一部手机成像来说，有了好的硬件只是保证了拍摄基础，而出色的算法才能保证得到最终满意的结果。 　　vivo X9的成像算法是vivo与ARCSoft共同开发的，除了带来最直观的拍摄效果之外，还避免了因算法造成的对照片画质的影响，再加上vivo X9机身内的ISP影像传感器处理，最终让vivo X9拍摄出主体清晰，背景虚化效果出色的自拍照片。《模糊运算》 艺术家陈哲使用X9前置虚化拍摄完成　　王兆丰将vivo X9前置双摄与苹果手机的后置双摄进行了一番对比：“苹果更符合西方人使用后置摄像头拍照的习惯，而东方人喜欢使用前置摄像头自拍，这是vivo用户与苹果用户之间需求的差异。vivo就把这种差异反馈在产品上，在前置加入了双摄像头。这种模拟大光圈背景虚化的效果得到了非常好的反馈。另外，vivo希望拍摄最终效果越真实越好，利用单反镜头大光圈拍出来的光影是什么效果，使用vivo X9双摄像头拍出来也能得到类似效果，这就是vivo追求的更贴近于大众审美的那种风格。” ?拍摄界面：造就出色的拍摄体验　　一部手机拍摄效果出色与否，除了硬件规格和成像算法之外，拍摄界面的操控和拍摄功能也是保证用户使用手机拍摄优秀手机摄影作品的关键之一。 　　vivo X9配置了前置双摄像头，为了满足前置双摄的需求，vivo在前置相机拍摄界面中加入了实时光圈控制景深操作，可以在光圈F0.95到F16之间随意切换，根据需求选择合适的背景虚化效果，可以说，vivo把别家用到后置摄像头的功能放到了前置摄像头上，目的自然是打造出与众不同的自拍效果。 　　除了看得见的操控之外，vivo X9中还内置了“知性美颜2.0”功能，能够在拍照预览中自动辨别用户的性别，分别设置美颜效果。识别为女性时，启用时下最好的美颜效果，让女性用户的自拍更加柔美动人。如识别为男性，将会加深轮廓感和阴影处理，让男性用户同样帅气且不缺硬朗！ 　　vivo前置拍照调试工程师陈满生对美颜算法方面感慨良多：“之前手机只有正常拍照，美颜、虚化虽然用上了，但是还是有很大的提升空间，这是我们后面关注的重点之一。比如美颜的磨皮策略与算法，是用图章的方式来做？还是进行整体的涂抹？这两种带来的效果有很大的差别。再比如怎么让五官更精致立体，怎么让嘴唇晶莹剔透，怎么让眼睛更透亮有神。我们会持续在这些细节方面进行迭代，持续提升我们美颜拍摄的整体效果，给用户带来惊喜。” 　　此外，vivo还为X9带来了全新升级后的柔光灯，柔光灯在拍摄时散发的光线更加柔和，并且色温达到摄影棚打光一致，保证更好光线效果的同时，不会刺眼。暗光下自拍时，让皮肤红润在富有光泽同时，肤色更均匀。 ?总结：　　从vivo X7提出的柔光自拍，再到如今vivo X9的前置双摄像头，都能看出vivo一直以用户的需求为出发点，致力于提升用户使用产品的体验，王兆丰在访谈中也道出自己对产品创新的理解：“每一个创新其实都是基于对消费者需求的理解和展望，我们创新不会为了炫技而做。” 　　对于如今的手机市场，硬件同质化严重，手机性能严重过剩的今天，从用户角度出发进行创新，为用户带来良好的使用体验、满足用户日常需求才是用户选择手机的根本出发点，而vivo X9无疑在这些方面满足了用户需求，也希望未来的2017年更多厂商带来能解决用户痛点的全新产品。
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相机成像原理与背景虚化 原理 【转帖】
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相机成像原理与背景虚化
首先讨论相机的成像原理。
任何一个发光的物体，不管其是主动发光还是被动发光，它们所发的光都不能自动地在某一投影平面——譬如一面墙上——形成自身的影像。这是因为，普通物体产生的是漫射光，漫无目标地向四周空间照射。如果在一个投影面的前面放一个发光的小点，我们在投影面上看到的不是一个光点，而是茫茫的一片，是这个光点的漫射光的一部分——光束——照亮了投影面，见图-1。
假如在光点与投影面之间的适当位置放一个凸透镜，光束通过透镜时，所有的光线改变方向重新汇聚到一点，这样在投影面上就形成一个亮点，这就是那个发光点的“像”，如图-2。
当一个物体能够被我们看得见时，是因为这个物体在发光。一个物体发光，可以看成是有无穷多的点在发光。如果通过凸透镜将每个发光点的“像”准确地投射到投影面上，则投影面上就会出现这个物体完整的“倒像”，见图-3。图中只表示了三个点的成像路线，仅作示意。
照相机的相当于一个凸透镜，它可以将物体的像投射到相机的感光元件上，从而拍到了物体。如果没有凸透镜，投影面上不会出现物体的“像”(影子除外)。
曾经有一篇科幻小说，讲的是一伙罪犯在夜晚作案时，一个闪电的照耀将他们的像留在了墙壁上——这是不可能的！
下面讨论背景虚化。
某个发光点的光束经过凸透镜后，光束逐渐汇聚到一个点，此点即为焦点。随着光线的继续前进，光束又发散开来。如果像平面(投影面)恰好位于焦点上，则发光点在平面上的像为一清晰的点。如果像平面不在焦点位置，不管其靠前或靠后(图中虚线部分)，光点在平面上的成像不是一个点，而是一个圆，行话叫做弥散圆，见图-4。
当弥散圆直径很小以至于肉眼不能分辨时，那么物体的成像看上去是清晰的。如果弥散圆的直径增大，物体的像就变模糊了。
凸透镜能够将发散的光束聚焦到一点(焦点)上，此点到透镜中心的距离，称为焦距。由不同距离射入的发散光束，由于光束的发散角不同，经过凸透镜折射后其聚焦的位置也不同——距离越远，焦距越小；距离越近，焦距越大。所以，远近不同的小点在像平面上的成像是不同的，有些是清晰的小点，有些则是弥散开来的小圆，见图-5。
如此一来，当你调节相机对着拍摄主体聚焦后，主体成像很清晰，但位于主体前(近景或前景，如A点)和主体后的物体(远景或背景，如C点)就比较模糊或者很模糊了。
很多时候，为了突出拍摄主体我们会尽一切办法让背景变得模糊，即虚化背景。虚化背景的本质，就是使背景的每一个点在像平面上呈弥散圆状。弥散圆直径越大，背景的像就越 “虚”。那么如何将背景更好地虚化呢？下面就几个有关的因素分别进行分析。
在保持焦距不变的前提下，增大光圈实际就是加大光圈的通光孔径。由图-6可以知道，随着光圈孔径的增加，背景光点弥散圆的直径成比例地增加，虚化程度加强。
②焦距　改变凸透镜的凸度，就可以改变成像的焦距。焦距越大，则不同发散角的光束折射后形成的焦点间的距离就越大，远点(C点)在像平面上所成的弥散圆直径就越大，因而背景就越模糊(见图-7)。因此，虚化背景的方法之二就是加大镜头的焦距。
③主体与背景至镜头的距离　由图-5可知，增加背景(C点)至镜头的距离或减小主体(B点)至镜头的距离，会使二者的光束发散角的差别增大，经透镜折射后二者成像焦点的距离随之增加，则C点在像平面上所成的弥散圆直径就越大，因而背景就越模糊。因此，虚化背景的方法之三就是让镜头贴近拍摄主体并且远离背景。
④像平面的尺寸　同样大小的弥散圆，在不同大小的像平面上的表现是不同的。像平面越大，弥散圆相对显得越小；像平面小，弥散圆相对显得越大。这就是说，在其它参数相同的条件下，像平面越小则背景越虚。这一观点或许很多朋友不能接受，因为大家都知道小DC的像平面——CCD是比较小的，而它的虚化能力较弱，你怎么能说像平面越小背景能力越强呢？我的解释是：虽然小DC的CCD较小，但它的焦距和通光口径更小，以至于小CCD的虚化效应被小焦距和小口径的清晰效应抵消甚至超越，故而虚化能力降低。
ps：此贴对小弟起到了很大的帮助 所以转给大家 原帖地址是&支持原创 支持原作者
沙发，帖子慢慢看了
图文并茂，内容详实，确实是大家。
搜藏了，慢慢学习
楼主辛苦了，收藏学习
感谢好友分享
希望更多的朋友学习 厚脸皮自己顶下
对 第7楼 半夜守候 说：＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝非常好，学习学习。。。。
好东东，转了
学习。楼主辛苦了。
kf谢谢楼主分享！
这个很有用，应该加精
谢谢 学习下
这么好的帖子没人顶。。。。
绝对好帖，欣赏支持。
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iPhone 8的相机可以拍出背景虚化吗？
iphone8手机是没有背景虚化功能的，也就是没有人像功能的。但是我们可以通过对焦来实现背景虚化。我们手机在手机主屏幕找到并打开相机应用。我们首先距离需要虚化的背景大概一个手掌的距离，再进行如果手机依然能够准确对焦也是可以的，这样虚化的效果会更好。当长按屏幕，你就会发现对焦框闪烁两下，然后松开手，并发现手机上方会出现对焦锁定。之后，我们将手机放在拍摄主体前，距离和之前的距离尽量一致。我们想要取消之间点击屏幕即可，这是手机屏幕上方的黄色对话框会消失。
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如今手机拍照是越来越腻害，尤其是现在越来越流行的照片背景虚化效果，出去旅游时，有时候把旅行照随便那么一晒，如果不是专业人士，不仔细看可能都区分不出照片到底是单反还是手机拍的。
是不是很羡慕别人的手机竟然可以拍出类似单反相机的效果？其实这不完全是技术的问题，而是手机的问题。
对于想要手机也能拍出背景虚化效果好的机友，下面这些3000元左右的手机，或许会是你一个不错的选择。
价格参考：2999元起
内存：6/8GB+64/128GB存储组合
屏幕尺寸：5.5英寸
系统：基于Android 7.1.1的ColorOS 3.1
处理器：高通骁龙835
电池容量：3300mAh 支持Dash 闪充
前置摄像头：800万像素
后置摄像头：2000万+1600万像高清双摄
单看配置和价格，一加5可谓算是手机中的战斗机了。配置很强劲，价格很平民，拍照也很给力。
这是一加首款双摄手机，所以在拍照调教方面一加选择与专业相机测评网站DxO合作，进一步提升了一加5的拍照功能。
采用和苹果iPhone 7一样的广角+长焦的双摄组合方案，能够实现2倍的光学变焦。2倍无损变焦的好处就是在拍摄远处物体时，它可以拉近一半的距离，让你拍出来的照片就好像是近看一样清晰。这点还是比较实用的，比如你要偷拍的时候，就可以让你的偷拍效果事半功倍。
图片来源网络
当然也少不了专业的拍照模式，比如曝光调节、白平衡、实时感知等参数调节，都为一加5拍照增色不少。
f /1.7 大光圈，进光量更大，在暗黑光线条件下也能拍出更好效果的照片，大光圈也保证了它的背景虚化效果，有使用过的机友实测一加5的人像模式拍照，背景模糊时，边缘的涂抹也做得很自然，主体与背景能清晰分开但又过渡自然，人像拍摄样张效果还是很不错的。
对于性能有要求，又想要能拍出高逼格的背景模糊照片的机友，一加5无疑会是你最佳选择之一。
一加5拍摄样张
价格参考：2999元起
内存：4GB+64GB存储组合
屏幕尺寸：5.5英寸
系统：基于Android 7.1.1开发的ColorOS 3.1
处理器：高通骁龙660 2.2GHz 八核
电池容量：3000mAh
前置摄像头：2000万像素
后置摄像头：1600万+2000万像素双摄
主打拍照手机的OPPO，在拍照方面的造诣也比较深，最新推出的R11则更是被称为会拍照的男朋友。
R11前后均采用2000万像素组合，后置采用1600万+2000万双摄像头模式，同样采用广角+长焦的双摄组合方案，其中广角镜头光圈达到F1.7，内部采用OPPO与高通联合定制优化的旗舰影像处理器，为用户带来更清晰的拍照体验，更平滑真实的双摄变焦。拥有专业的人像模式，在拍摄人像时，可以轻松拍出单反效果级的背景虚化效果。
OPPO R11 拍摄样张
R11同样出色的还有它的自拍，前置2000万像素，加上智能美肤技术、前置背景虚化2.0，让你自拍也能拍出背景虚化的效果，让你自拍不亦乐乎。这对于酷爱自拍的妹纸们来说，绝对是大爱。
对于OPPO，可能很多男性机友会有偏见，毕竟OPPO手机高价低配饱受诟病。
不过萝卜青菜各有所爱，并不是所有人都会对性能有超强需求，对于大多数女性用户来说，性能够用就好，她们更注重的是拍照和外观。OPPO R11柔美的外观设计和主打拍照恰好能满足她们的首要需求，这就够了。
华为Mate 9
价格参考：3099元起
内存：4+32GB、4+64GB、6+128GB存储组合
屏幕尺寸：5.9英寸
系统：基于Android 7.0
处理器：麒麟960
电池容量：4000mAh
前置摄像头：800万像素
后置摄像头：2000万+1200万
Mate 9采用了第二代徕卡双摄，相比第一代有一些提升。
2000万像素黑白镜头负责细节捕捉，1200万像素彩色镜头负责色彩的捕捉，配合新一代的ISP图像处理器、双摄PIXEL BINNING技术有效提升亮度，使手机拍照效果更惊艳。
支持2倍双摄变焦，拍远处风景也能更清晰呈现，大光圈模式2.0，在背景虚化上比第一代更自然，层次更分明，获得与单反相机更接近的拍照效果。
支持后期重新调焦，也就是拍好照片后，如果对焦到景物上、把人模糊了，那可以重新调整焦点，对焦人像上，不用再担心把人拍糊了。
华为Mate 9拍摄样张
相信用过华为徕卡双摄的机友都知道，除了出色的背景虚化效果，它自带的徕卡胶片效果也同样令人惊艳。对于不怎么会后期处理图片的机友，这点或许是个巨大诱惑，因为拍出来的照片就有满满的德味胶片效果，而不需要再去修图，对于普通人出游来说，基本可以满足了。
当然，华为Mate 系列都是大屏手机，对于不喜欢超大屏的机友，可以考虑最新的P10，拍照效果同样惊艳，若是觉得太贵，使用第一代徕卡双摄的P9也是个不错的选择，而且现在已经降价到两千多，配置上也仍然强劲，具备旧旗舰的优势。
价格参考：2499元起
内存：6GB+64/128GB存储组合版本
屏幕尺寸：5.15英寸
系统：Android 7.0
处理器：高通骁龙835
电池容量：3350mAh
前置摄像头：800万像素
后置摄像头：1200万像素变焦双摄
手机双摄像头拍照似乎正在逐渐成为一种趋势，小米6也是用上了1200万像素的变焦双摄。
支持2倍光学无损变焦，当拍摄远景时，即使把图片放大一倍，依然清晰可见，画质不会受损。同时还有10倍的数码变焦，比如拍荷花什么的时候，也能拍得清晰可见。
自拍方面，小米6采用了第三代36级的智能美颜，自拍和视频通话都能实时美颜，这对于爱拍照的机友来说，也是一大优势。
配合4轴光学防抖，弱光环境下一样能拍出好片子。
小米6拍摄样张
在双摄手机中，小米6基本是保持平稳，似乎没有特别突出的亮点，但也能较好满足我们日常需求。加上强劲的配置，较低的价格，或许说它是最佳性价比的双摄旗舰机也不为过吧。
现在双摄像头手机已经逐渐成为一种趋势，越来越多的手机都采用双摄了，手机的拍照效果也越来越好。上面说到的几款机型各具特色，比如：
一加5在满足拍照同时，还能满足对超强性能的追求；
OPPO R11自拍更出色；
华为Mate 9出片自带德味胶片效果；
小米6在保持拍照和性能都比较平稳的前提下，性价比更高。
所以要如何选择其实主要还是看个人需求，毕竟合适自己的才是最好的，大家觉得呢？
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