拆解全景相機(jī)RICOH THETA

時(shí)間：2014-02-06 02:02:34

關(guān)鍵字：相機(jī) RICOH BSP 智能手機(jī)

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[導(dǎo)讀]在平坦的機(jī)身上配置兩個(gè)魚眼鏡頭的全新類型的數(shù)碼相機(jī)于2013年11月8日在日本上市（圖1）。這款相機(jī)名為“RICOH THETA”，是理光開發(fā)的可拍攝全景圖像的產(chǎn)品。iPhone用應(yīng)用。左為遠(yuǎn)程操作畫面，右為拍攝圖像

在平坦的機(jī)身上配置兩個(gè)魚眼鏡頭的全新類型的數(shù)碼相機(jī)于2013年11月8日在日本上市（圖1）。這款相機(jī)名為“RICOH THETA”，是理光開發(fā)的可拍攝全景圖像的產(chǎn)品。

iPhone用應(yīng)用。左為遠(yuǎn)程操作畫面，右為拍攝圖像一覽畫面。

以前也有可拍攝全景圖像的數(shù)碼相機(jī)，但都配備了很多鏡頭和攝像元件，尺寸較大，主要是面向?qū)I(yè)或半專業(yè)人士的。

THETA在2013年12月時(shí)售價(jià)約為4萬日元（約2300元人民幣），在全景相機(jī)中算是比較便宜的，理光表示，“該產(chǎn)品面向的是想把日常生活中的場景拍下來與朋友共享的普通用戶”。

本文將詳細(xì)介紹THETA的易用性和構(gòu)造等。

圖1：簡約的外觀

機(jī)身只有快門按鈕、電源按鈕、無線LAN功能的開關(guān)按鈕，構(gòu)造非常簡單。

THETA的操作與普通卡片機(jī)相比非常簡單。其機(jī)身沒有配備用來調(diào)整曝光和變焦的按鈕等，只有快門按鈕、電源按鈕和Wi-Fi按鈕。其中，Wi-Fi按鈕用來打開或關(guān)閉Wi-Fi功能，該功能用來與智能手機(jī)連接。理光表示，“設(shè)想的用法是通過智能手機(jī)瀏覽圖像，因此省去了液晶顯示屏，非常注重簡單性”。

THETA利用快門按鈕或者智能手機(jī)上安裝的應(yīng)用的操作畫面來拍攝。操作畫面上還可以手動(dòng)調(diào)整曝光。拍攝的圖像保存在機(jī)身內(nèi)的microSD卡中。要想瀏覽拍攝的圖像，要通過Wi-Fi把圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到智能手機(jī)上，或者通過USB連接線發(fā)送到個(gè)人電腦上，無論是手機(jī)還是電腦都要使用專用軟件瀏覽圖像（圖2）。

圖2：用專用應(yīng)用瀏覽圖像

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用面向iPhone開發(fā)的專用應(yīng)用瀏覽圖像時(shí)?？梢钥s放某個(gè)特定部分，或者旋轉(zhuǎn)圖像改變視點(diǎn)。

利用應(yīng)用瀏覽時(shí)，拍攝的圖像看起來好像是把正常圖像貼在了球面內(nèi)側(cè)。把手指放在圖像上上下左右移動(dòng)，視點(diǎn)就會(huì)發(fā)生變化。縮小圖像時(shí)，圖像會(huì)失真，但放大后，失真基本就消失了。一邊上下左右旋轉(zhuǎn)一邊瀏覽圖像的感覺是以往的相機(jī)不具備的。

此次日經(jīng)技術(shù)在線還調(diào)查了這種球面圖像文件是如何保存的。用USB連接線把THETA連接到個(gè)人電腦上，可以看到THETA的microSD卡的文件夾。該文件夾中保存著JPEG格式的文件。用普通的JPEG文件閱覽器打開后，看到的是橫向的失真圖像（3584×1792像素，圖3）。

圖3：原文件是橫向的JPEG文件

是將全景圖像投影到了長方形上。

專用應(yīng)用是把該JPEG圖像投影到球面上，因此看到的是球形全景圖像。

反應(yīng)慢令人不滿

使用THETA時(shí)有兩點(diǎn)不太滿意。一是通過智能手機(jī)拍攝時(shí)反應(yīng)慢。用機(jī)身的快門按鈕拍攝時(shí)，拍完后1秒左右就能接著拍下一張，而通過智能手機(jī)拍攝時(shí)，拍完一張大約要等10秒才能拍下一張。估計(jì)是因?yàn)橛弥悄苁謾C(jī)拍攝時(shí)，每次都要把拍攝好的圖像發(fā)送到智能手機(jī)上。

還有一點(diǎn)令人介意的是拍攝的圖像。這款相機(jī)不支持全景圖像特有的廣動(dòng)態(tài)范圍。

比如在拍攝正上方為晴空、但旁邊有陰影的建筑物時(shí)，針對(duì)建筑物曝光的話，建筑物上方就會(huì)因?yàn)檫^度曝光而發(fā)白。反之，針對(duì)靠近天空的位置曝光的話，建筑物下方又會(huì)太黑。此時(shí)就非常需要最近的數(shù)碼相機(jī)常見的高動(dòng)態(tài)范圍（HDR）功能，可以拍攝曝光不同的多張圖像合成到一起。

THETA的特點(diǎn)是攝像模塊有兩個(gè)魚眼鏡頭，該模塊是理光的開發(fā)人員最重視最用心的部分，也是最“費(fèi)錢”的部分。理光介紹說，“我們?cè)瓉砦羞M(jìn)行生產(chǎn)的廠商造不出可高精度集中180度視角范圍光線的魚眼鏡頭，也不能將兩個(gè)魚眼鏡頭高精度組合在一起。因此把這部分工作全面委托給了擁有光學(xué)專業(yè)技術(shù)的理光光學(xué)公司”。

將該攝像模塊拆下來后發(fā)現(xiàn)，采用的是用樹脂熔接鏡頭的構(gòu)造（圖4（a））。拆解時(shí)曾試著用螺絲刀等剝離鏡頭，不過最后認(rèn)為只能進(jìn)行機(jī)械性破壞才能剝離鏡頭，因此放棄了觀察鏡頭內(nèi)部的想法。

圖4：利用魚眼鏡頭和棱鏡拍攝360度圖像

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攝像模塊由兩個(gè)魚眼鏡頭反向連接構(gòu)成（a）。進(jìn)入鏡頭的光線通過棱鏡90度彎曲，到達(dá)攝像元件（b）。（圖（b）由理光提供）

從理光的資料可以了解到，該模塊采用了使射入鏡頭的光通過棱鏡90度拐彎后進(jìn)入攝像元件的構(gòu)造（圖4（b））。

內(nèi)部構(gòu)造與數(shù)碼相機(jī)類似

除攝像模塊以外，THETA的內(nèi)部非常簡單，其構(gòu)成與普通的卡片機(jī)類似（圖5）。結(jié)構(gòu)也很簡單，主板上只安裝了可能是用于散熱的銅片、鋰離子充電電池和Wi-Fi模塊。攝像模塊與主板之間用兩個(gè)柔性線路板連接。

圖5：內(nèi)部與普通數(shù)碼相機(jī)類似

內(nèi)部采用與普通數(shù)碼相機(jī)類似的部件。重疊兩張圖像的處理估計(jì)使用了FPGA。部件用途、企業(yè)名稱和型號(hào)等由日經(jīng)技術(shù)在線推測。

主板上的元件為雙面封裝。正面有富士通半導(dǎo)體的圖像處理器“MB91696AM”、羅姆的電源IC、鉅景科技的NAND閃存和DDR3內(nèi)存混載芯片。背面有賽靈思的FPGA“Spartan-6 LX”和microSD卡插槽。microSD卡插槽中插入了4GB的microSD卡。

估計(jì)全景圖像是通過以下處理實(shí)現(xiàn)的：首先通過各魚眼鏡頭拍攝兩張圖像保存，然后利用FPGA進(jìn)行合成，得到最終圖像。據(jù)理光介紹，“利用各攝像元件拍攝的圖像的視角的詳情不便透露，不過超過了180度。通過對(duì)重合的部分進(jìn)行處理，努力作成了無縫全景圖像”。

　　沿著機(jī)身形狀剪切圖像

THETA等全景相機(jī)的最大問題是將相機(jī)本身拍入照片中。制作360度全景圖像的話，圖像下部肯定會(huì)拍到相機(jī)機(jī)身。對(duì)此，THETA是如何處理的呢？

為了得到答案，筆者在A3紙上畫了一些同心圓，把THETA放到圓心進(jìn)行了拍攝（圖6）。從得到的圖像可以看出，THETA的機(jī)身的影像完全消失，而且消失的部分并未專門進(jìn)行插值，好像只是單純地切下一部分使剩下的部分連起來。

圖6：從合成圖像中去掉了機(jī)身部分

拍攝360度圖像的話，肯定會(huì)拍到相機(jī)本身。為調(diào)查THETA是如何去掉機(jī)身影像的，筆者試著拍攝了畫有同心圓的測試表。

進(jìn)一步仔細(xì)觀察圖像就會(huì)發(fā)現(xiàn)，同心圓中心部分失真最嚴(yán)重，越靠近外側(cè)，失真現(xiàn)象越輕。估計(jì)是沿著THETA的機(jī)身形狀去掉了其影像。

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