相机一般提问,关于相机的基本问题

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经典的好句子建议通过阅读本文获得以下知识点：

一.照相机是怎么拍的？

二、对焦和变焦有什么区别？

三.景深是什么？ 这有什么关系？

四.镜头对画质的影响

一.照相机是怎么拍的？ 可以很容易地将照相机的图像抽象为下图。

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凸透镜成像

凸透镜的成像原理表明，当物距大于两倍焦距时，像距介于1倍焦距和2倍焦距之间，形成倒立、缩小的实像。 此时，像距离小于物距离，像小于物，物像在异侧。 设f=OB为镜头的焦距，m=OC为像距离，n=AO为物体距离，则如下所示。

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通常，被摄体距离远大于焦距，即nf，因此mf，在这种情况下，可以使用开孔模型而不是镜头来成像。

用数学方法表征成像模型： https://砖局域网. zhi Hu.com/p/23090593

二、对焦和变焦有什么区别？ 对焦

对焦(对焦)是指将镜头移动到适当的位置，为了实现清晰的图像，相机的原理是物体在2倍的焦距之外，像平面在2倍到2倍的焦距之间，成为倒立缩小的图像。 简单来说，就是将制作好的像正确地落到传感器(camera传感器)上。 对焦有自动对焦和手动对焦两种。

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虚线是传感器的位置，虚线落到像的位置时对焦完成。

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左图对焦，但右图没有对焦。 传感器位于像的左侧或右侧时会导致右侧的效果。

缩放

变焦包括光学变焦和数字变焦。

光学变焦：是改变镜头的焦距。 由于改变了焦距，根据以上结论，焦距改变时视角会发生变化，可以实现放大功能。

数字变焦：数码相机处理器，可增加图像中每个像素的面积，达到放大的目的。 当前缩放时，图像出现失真。 因为放大的过程会插值图像的进程。

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焦距越大，像也越大，像距离也越远。

相反，焦距越小，像也越小，像距离也越小。

同一物体制作越小的像，sensor的面积越相同时，可见的东西越多，视野也越大，因此焦距越小，视野角也越大。

焦距像视场角(视场) )

大小很大

短小大学

下图是扩大焦距后，放大图像的效果

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望远放大效果

三.景深是什么？ 这有什么关系？ 相机的景深(如下图所示，是指某个被摄物体距离之间可以清晰拍摄的距离。

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当传感器正好位于像距离的位置时，物体的一个点，形成的像也就是一个点。 如果传感器位于像距离的前面或后面，则该点也是圆的。 专业术语叫做错乱圆。 这个圆大到一定程度的话，照片也会变胶。

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景深3要素

光圈

光圈是用于控制光透过透镜的装置，光圈越大入射光量越多。

光圈值是根据镜头焦距/镜头的透光直径得到的相对值(相对数值孔径的倒数)，光圈值越小，光圈值越大。 相同的光圈值，传感器表面的照度相同。

光圈越大，景深越小。

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如图所示，随着光圈变小，虚线位置的错乱圈也变小。 错乱圈越小，完成的像就越清晰。 看不清楚的物体，当错乱圈变小时，就会变得可见，景深变大。

在夜间摄影中，增大光圈会提高入光量，提高画质，但增大光圈会使景深过小。 此时，需要两者之间进行权衡。 拍摄人物时，还要求景深小。 这样做有背景模糊效果。 此时，需要较大的光圈。

物体的距离

物体越近，景深越小

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物体123是等距离的，他们制作的像分别是像123，但像的位置不是等距离。 sensor对焦后只能在一个位置看到，所以在这个位置能看到更多的物体是因为景深大。 物体1很远，所以将传感器聚焦在像1上。 像2接近像1，弥散圈小，物体2清晰可见。 相反，物体3更近，所以将sensor聚焦在像3上。 像2离像3远，弥散圈大，物体2很难分辨。 从该图可以看出，物体越接近，景深越小。

焦距

焦距越长，景深越小。

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两个物体1和2，焦距fa fb。 焦距为fa时，能形成的像分别为1a和2a，焦距为fb时，能形成的像分别为1b和2b。 这是因为，焦点距离比较小，在fa的情况下，明确了图像1a和图像1b的距离近，sensor只能固定为1个

小结
景深 大 小
光圈 小 大
物距 远 近
焦距 短 长

原因
对着亮度均匀景物，图像画面四角有变暗的现象，叫做“失光”或“暗角”。暗角对于任何镜头都不可避免，这是由于镜头对于光学折射不均匀。

chrom/color shading 原因

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现象
a. luma shading

由于Lens的光学特性，Sensor影像区的边缘区域接收的光强比中心小，所造成的中心和四角亮度不一致的现象。

b. chrom/color shading：
由于各种颜色的波长不同，经过了透镜的折射，折射的角度也不一样，因此会造成color shading的现象

暗角现象

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解决方法
sensor和镜头的 CRA需要匹配

镜头阴影校正（Lens Shading Correction）

lens shading的校正是分别对于bayer的四个通道进行校正，每个通道的校正过程是相对独立的过程。

暗角矫正

原因
入射光线进入摄像头模组后多次反射造成的

有兴趣的可以看一下：https://wenku.baidu.com/view/8e119588fab069dc502201f4.html?from=search

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炫光现象

眩光现象

解决方法
1.加镜头罩

2.镀AR增透膜，减少反射

3.使用蓝玻璃IR滤光片，减少IR-cut的反射

使用蓝玻璃IR-CUT示意图

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原因
镜头畸变是由远离光圈的镜片的球面像差造成的。

现象

畸变现象

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理想的针孔成像模型确定的坐标变换关系均为线性的，而实际上，现实中使用的相机由于镜头中镜片因为光线的通过产生的不规则的折射，镜头畸变（lens distortion）总是存在的，即根据理想针孔成像模型计算出来的像点坐标与实际坐标存在偏差。畸变导致的成像失真可分为径向失真和切向失真两类。

解决方法
这里只介绍算法上的畸变校正，通过标定，建立一个实际位置和理想位置的映射关系，具体的可以看另一篇文章《镜头畸变那些事儿》

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现象
用同一个镜头，中心和边缘的画面清晰度也会有区别，边缘的清晰度一般都不如中心区域。

一款镜头的MTF曲线

镜头的清晰度说明书

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解决方法
高通660平台会根据离中心的距离,对同一幅画面中的不同区域去设置不同的降噪和锐化参数

原因
光学玻璃的折射率随通过的光波的波长变化而变，它对短波长的光的折射率比长波长的折射率更大。这种起因于不同波长的像差，我们称它为色像差(Chromatic aberration)。

色像差的原因

现象

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色像差的现象

具体体现在图像上，就是物体边缘原本是单纯白色，因为色差而变成RGB三原色不能重叠在同一线。最为常见的就是紫边（Purple Fringe）

解决方法：
Color Aliasing Correction(CAC)检测图像中视觉伪像,对伪像颜色进行补偿

原文链接: https://www.qinxing.xyz/posts/b31d381e/

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