画面模糊问题的源头也是来自用户的微距体验不佳，我们对问题深入分析，适当拆解。通过 Apple Development Doc 的查阅及实践，一步步抽丝剥茧，最终完美解决用户的体验痛点，也为我们自身沉淀了展示微距的能力。
前言
在最近两年苹果发布的 iPhone13 Pro Max 和 iPhone14 Pro Max 系列的手机上，如果使用三方主流 app 进行近距离对焦，会产生画面模糊的问题。拍立淘是手机淘宝相机能力的主阵地之一，用户会进行近距离拍照识别商品，或者近距离扫物流单二维码、吊牌条码、药品码等行为，类似手机系统相机的微距能力没有释放出来，会影响用户的使用体验。基于上述背景，为了优化用户体验，拍立淘 iOS 端开发团队进行了摄像头切换（微距）问题的分析和解决。
本文从原理开始分析，通过层层拆解，把「微距实现」这个命题划分成为三个主要的解决目标：变焦系数、光照水平、焦点位置的确定。并围绕链路实现、性能、适配三个层面进行可行性验证，完成微距能力的落地。
下图：图1-4为部分 app 镜头页在 iPhone13 Pro Max 的近距离对焦表现，图5为应用了微距能力的拍立淘。
背景知识
▐ 成像原理
- 焦距
焦距：焦距是从镜头的中心点到传感器平面上所形成的清晰影像之间的距离。镜头的焦距决定了该镜头拍摄的物体在传感器上所形成影像的大小。焦距的本质是“视角”，焦距越短，视角越大；焦距越长，视角越窄。焦距是以“mm”为单位。如下图所示是常见的焦距和可视范围。
为什么在我们对准某个物体的时候，有时候会出现画面的模糊，需要手动或自动对焦解决？这就要说到对焦。
对焦：当焦平面落在成像面（感光sensor）上时，图像是最清晰的。如果成像面在焦深范围之外，图像是模糊的。所以有时候为了获取清晰的成像，需要调焦。手动调焦（MF）或者是自动调焦（AF）。
自动调焦有多种方法：测距离法、反差检测法、PDAF相位检测法等等，苹果的Focus Pixels其实就是相位差对焦技术。
- 变焦
光学变焦：依靠光学镜头结构来实现变焦。通过镜片移动（焦距发生变化），来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。光学变焦在单反相机比较常见。在手机相机中，主要是通过切换镜头来实现光学变焦的效果。
数码变焦：纯粹对一张数码照片进行放大操作，比如说，把一张10×10像素大小到图片改成15×15像素，看起来画面就大了，但这种操作是纯粹数码层面的，没有任何光学镜片介入。
下图为iPhone 14 Pro Max具有的光学变焦和数码变焦能力。即当我们使用系统相机进行0.5~3倍焦距调节时候，是光学变焦，从3-15倍焦距调节的时候，是数码变焦。
- 多摄像头
为了在手机上实现更为强大的影像效果，手机厂商走出了多摄像头组合的路线，通过在手机上集成多个不同特性的摄像头，来在手机上实现出多样化的拍摄效果，用户在拍摄界面操作变焦时不同的影像焦段交给对应的摄像头处理，焦段过渡时利用数码+光学变焦结合进行补间，通过这种方式在手机上实现了的长焦+短焦，同时再配置一些广角、大光圈、景深与色彩等特种镜头，让丰富的摄像头组合支撑出强大的多样化的手机拍摄能力。
下图为iPhone 14 Pro Max具有的多摄像头：主摄+超广角+长焦。
▐ 苹果相机
- iPhone成像系统概览
iPhone在主摄的基础上，在设备迭代中相继加入了多摄：包括长焦镜头与超广角镜头。
其中，有如下几个重要的技术更新点：
- 2014年，iPhone 6 Plus摄像头首次加入镜头光学防抖；
- 2016年，iPhone 7 Plus首次采用双摄方案（加入长焦镜头）；
- 2019年，iPhone 11 Pro首次采用三摄方案（加入超广角镜头）；
具体图表如下（图引）：
- 无法对焦的的主要原因
从 iPhone 12 Pro 系列开始，后置主摄传感器增大了许多（1.7微米超大底），而大底 Cmos 带来的问题就是，对焦距离无法做到更近。而在 iPhone 13 Pro 系列和 iPhone 14 Pro 系列机型中，苹果加入了广角微距，支持微距控制，因此这些机型理论上是支持近距离拍摄的，并且还能拍摄得非常清晰。
问题分析
基于上述分析，得知苹果在硬件层面中，在带超广角的iPhone机型当中，是能够带给用户更好的微距体验。但是需要app支持。当前拍立淘业务中拍近距离物体会模糊的问题，拆解出主要有三个层面的问题待确认：
- 链路实现层面
- 不支持摄像头自动切换的原因是什么？
- 摄像头自动切换需要具备哪些条件？
- 与业务现有链路如何融合？
- 性能层面：
- 是否会造成内存的增加？
- 是否会造成CPU的增加？
- 适配层面
- 对于不同机型、不同系统版本，需要什么策略适配？
▐ 链路实现层面
- 不支持摄像头自动切换的原因是什么？
拍立淘的相机创建链路如下：
其中，涉及到此问题的关键步骤为生成AVCaptureDevice。
AVCaptureDevice 在整个视频采集过程中提供实现摄像头和麦克风相关初始化，并可以对摄像头进行一些基本设置，如：闪光灯、手电筒、聚焦、曝光、白平衡等一些基本设置。
原有的生成device逻辑，是调用系统方法devicesWithMediaType:，而这个方法在iOS10之后已经废弃。对于需要利用新设备上的多摄像头自动切换，使用这个接口是不能达到目的。根据API的提示，需要采用新的AVCaptureDeviceDiscoverySession:
- 支持摄摄像头自动切换需要具备哪些条件？
要实现自动切换，就要调用新的接口。在使用方式上，我们也遇到了一些理解难点，下面是过程记录。
首先从这个新接口入手，他的入参有三个：deviceTypes、mediaType、position。其中：
- mediaType是设备的媒体类型。比如音频、文本等，这里自然就选择AVMediaTypeVideo。
- position是相机的位置是前置还是后置。根据不同的业务需要，拍立淘主要的流量场景是AVCaptureDevicePositionBack。
- deviceTypes是可以获取的相机设备内容。他的可选项比较多，需要根据系统版本区分选择。这次我们要解决的是微距，因此需要增加超广角的获取。我们主要把目光注意到AVCaptureDeviceTypeBuiltInDualWideCamera上，而对于不支持的设备，我们做好适配和兜底即可。
/** AVCaptureDeviceTypeBuiltInWideAngleCamera 广角(默认设备，28mm左右焦段) AVCaptureDeviceTypeBuiltInTelephotoCamera 长焦(默认设备的2x或3x,只能使用AVCaptureDeviceDiscoverySession获取) AVCaptureDeviceTypeBuiltInUltraWideCamera 超广角(默认设备的0.5x，只能使用AVCaptureDeviceDiscoverySession获取) AVCaptureDeviceTypeBuiltInDualCamera (一个广角一个长焦(如iPhone7P,iPhoneX)，可以自动切换摄像头,只能使用AVCaptureDeviceDiscoverySession获取) AVCaptureDeviceTypeBuiltInDualWideCamera (一个超广一个广角(如iPhone12 iPhone13)，可以自动切换摄像头,只能使用AVCaptureDeviceDiscoverySession获取) AVCaptureDeviceTypeBuiltInTripleCamera (超广，广角，长焦三摄像头(如iPhone11ProMax iPhone12ProMax iPhone13ProMax)可以自动切换摄像头,只能使用AVCaptureDeviceDiscoverySession获取) AVCaptureDeviceTypeBuiltInTrueDepthCamera (红外和摄像头，能够获取景深数据(如iPhone12ProMax iPhone13ProMax)) */
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