廣角眼睛和長焦眼睛，你想要哪個？

知識 03-13

人類對未來的理解，往往受到當時的科技水平的影響。比如在蒸汽時代，巨大的鋼鐵機械是科技的象徵；到了電氣時代，在菲利普·迪克的小說中，機器人的編程通過一卷打孔的紙帶實現……

蒸汽時代對於機器人的想像基於當時的機械技術。

現在，在智能化時代，人類對機器人的幻想正在成為現實，晶元和電路常來拿來和人腦類比，而今天的主角相機技術，也經常用眼睛來對比，甚至有人計算出人眼的像素大約有5.76億。這主要是從解析度角度來計算的；不過即使從這個角度，這種演算法也算不上靠譜。

人眼只有視網膜中央凹部位的視力（或者說解析度）很好，但是只要離開這個區域，解析度就會迅速下降；這可和相機均勻分布的像素不一樣，實際上我們能分辨出來的細節並不多。若是非要和數碼相機類比的話，我們視覺系統的像素數量大概也就是數百萬，然而現在的手機攝像頭，都已經達到1200w像素以上。同樣的，如果我們繼續把相機技術，與自然界中動物的眼睛相類比，還會發現許多有趣的地方。

手機上1200w像素起的鏡頭，看ZEISS標來猜個機？

相機與動物眼睛有多像？

1911年諾貝爾生理學或醫學獎的獲得者，瑞典眼科專家阿爾瓦·古爾斯特蘭德提出了人類的標準眼球模型，這個模型以他的名字命名。其他一些脊椎動物的模型眼也在之後紛紛提出，進一步加深了人們對眼睛的了解。

古爾斯特蘭德提出的模型眼。

數碼相機的原理倒是的確和我們的眼睛差不多。晶狀體相當於相機的鏡頭組，視網膜則相當於感光元件，接下來來把畫面轉化成電流信號。其他我們熟悉的動物，眼睛也都是差不多的結構和原理。當然，相機普遍使用的RGB感應器還是向人類紅綠藍三種視錐細胞看齊。

除了結構，相機還有很多貼近生物眼睛的性能。首先是視野，不同焦段的相機就像是不同動物的眼睛。貓主子的視野可以達到200°，比人類稍寬，貓主子眼中的世界與人類相比，大概是很多手機常用的28mm與人文焦段35mm的區別。

廣角鏡頭的優勢顯而易見，可以取景更廣範圍的景物，不過更廣的取景範圍也會產生一定的畸變，如何抑制畫面畸變，真實還原拍攝畫面，也需要鏡頭系統和後期軟體的調教。

規整的磚牆線條可以體現對畸變的抑制能力。（拍攝機器：諾基亞 7 Plus）

其次，對焦能力也是相機需要面對的問題，相比動物眼睛可以無縫地在遠焦點和近焦點間切換，相機的自動對焦卻經常伴隨著取景器畫面拉風箱的情況。為了改善對焦速度，相機在研發中也不斷嘗試更多新技術，比如諾基亞 7 Plus手機1200w像素主攝像頭應用的雙核對焦技術，每個像素都能夠進行相位對焦，達到快速對焦的效果。

諾基亞 7 Plus拍攝界面

在低光條件下如何獲取清晰的圖像，需要獲得更充足的光線。動物的眼睛可以調節瞳孔大小，獲得更多光線。相機的光圈就類似瞳孔的作用，對於小型化需求更為嚴格的手機來說，固定的大光圈就是必不可少的。當然，更大的單個像素尺寸也會獲得更多光線，在夜間等低光線環境獲得優秀的拍照效果，全新諾基亞 7 Plus就是一個例子，1200w像素主攝像頭擁有F1.75大光圈，單個像素尺寸達到1.4μm，為低光拍照提供硬體保證。

諾基亞夜景原片直出。

在自然界中，除了人類與貓主子眼睛這類定焦設備，還有一些在天空翱翔的肉食動物進化出可以變焦的視力。鷹之類猛禽的眼睛有著很好的分辨能力，既能看到近處的獵物，也可以化身的長焦鏡頭，在樓頂上看清地面爬過的螞蟻——這可相當於性能不錯的變焦鏡頭了。

鷹眼居然是變焦設計

鷹眼的變焦特性更像是數碼相機，而在更輕薄的手機身上，通過廣角鏡頭和長焦鏡頭的組合，也能夠實現變焦性能，諾基亞7 Plus另一個1300萬像素的蔡司變焦攝像頭，就能很好的實現兩倍光學變焦。

諾基亞 7 Plus 變焦效果展示，右圖2倍光學變焦將五米外的景物被拉進到眼前

或許這就是人工製品的好處吧，通過雙攝配置，可以把兩個流派融在一起。一個廣角，一個長焦，各顯其能各有用途。1200萬像素的廣角鏡頭和1300萬像素的長焦鏡頭相互補充，無論是強光還是弱光環境下，無論是要拍攝遠處還是近處的物體，都沒有問題，專業拍照模式還可以自定義參數設置，獲得更好的效果。

腦補也會影響視力？

說起來你可能不信，美顏這個技能人腦也有，在視覺系統中，負責圖像處理的部分位於大腦視覺皮層上，它來決定我們看到了什麼、忽視了什麼，這個過程在我們無意識之間就已經完成了，這個機制也會自動忽略鏡中自己臉上的一些缺陷，自動腦補了美顏功能，這就是為什麼照鏡子的時候我們總是「自我感覺良好」。

在這個顏值即正義的時代，人們對自拍的需求越來越高，手機前置攝像頭甚至具有更高的像素，優秀的美顏演算法也已經把腦補的修圖能力遠遠拋在腦後，在手機上拍出來的自己，也許比鏡中的虛像更能讓自己滿足。

諾基亞 7 Plus前置攝像頭在自拍美顏的同時，自動虛化背景

其實提升自拍效果的方式也有套路，提升畫面亮度就是最簡單粗暴的方式之一，明亮的光線、乾淨的畫面自然就會顯得更加精神，尤其在低光環境中，更高的進光量可以有效提升亮度，降低噪點。除了通過軟體提高照片曝光度和畫面亮度，諾基亞 7 Plus前置攝像頭的四像素合一功能，通過增加單個像素的感光面積，降低弱光下拍攝的噪點，從而獲得更清晰的成像。黑夜給了我們黑色的眼睛，四像素合一的前置攝像頭則要讓好看的皮囊在黑夜中繼續閃亮。