感光器:两层过滤
现在的传感器已经是CMOS的天下。但无论CMOS还是CCD,作为感光器件本身,都有滤镜。最前面的被称之为低通滤镜,低通滤镜有两大浸染:肃清摩尔纹以及过滤电磁波普。当我们用手机去拍摄屏幕的时候,还是会看到间隔均匀的明暗条纹,这便是摩尔纹,如果没有低通滤镜,这将会是很普遍的征象,当然低通滤镜会捐躯一部分画质,以是Nikon的D800有专门追求更高画质、取消了低通滤镜的型号D800E。
感光器构造是多层的

佳能曾经推出过去掉低通、增强红外波段的产品,用a表示天文
照片中星云的赤色都是红外波段,肉眼看不到
其余一层过滤电磁波谱的滤镜就更主要一些:过滤红外线和紫外线UV。感光元件本身能吸收的光谱远不止可见光,还包括红外线紫外线等等。这方面单反相机领域都推出过去掉红外低通、能曝光红外线的天文专用机。经由这两道过滤之后才是可见光用来拍照。
传感器的色彩滤镜
我们都知道红绿蓝RGB构成三原色。但是对应感光元器件来说,它还是“照单全收”的,以是必须给每个像素加上滤镜。当然不加滤镜的传感器也不是没有,比如以前的柯达有无滤镜CCD,适宜天文拍照这种可以单色独立滤镜、永劫光曝光后进行色彩、亮度通道的拼合。
Bayer型RGGB滤镜排布办法
不同品牌的传感器排布办法不同
以是下一个问题就变成了RGB像素怎么排列的问题。由于像素一样平常来说都切割成四方的,RGB是三个颜色不是四个,富余的那个怎么办?还好我们人眼的感光事理是通过视锥细胞来感想熏染颜色,学名叫做G蛋白耦合受体,它的创造在前几年还得到了诺贝尔生理医学奖。研究创造人眼对绿光更敏感,以是多出来的那个像素也是绿色,这也便是RGGB排列的来历。当然不同的企业有自己的实现办法,比如富士的像素就不是四个一组,这不是关键,关键在于像素排列表R:G:B≈1:2:1的数字关系。
华为P30系列:敢为天下先
华为的P30系列,直接在底层的感光元器件上做了手脚:改变了CMOS滤光的滤镜颜色:从RGGB排列中,用黄色Y更换G,变成了RYYB排列。熟习打印、印刷的人都知道,Y,也便是黄色,并不是白光三元色之一,而是印刷色,怎么理解?
黄色可以看作是红和绿的组合
这便是怎么看待黄色。这里我们把黄色可以算作是R+G。那么华为传感器的RYYB就相称于R+(R+G)X2+B?显然不能这么算。这要看优化。首先要确定的是我们拍照拍日光下该当更多,那么G的进光量不能少,或者说不能少太多,华为给出的说法是进光量增加40%。
夜景下算法更主要
华为宣扬和实际的夜景拍摄更强,这里面Y像素的红出了很大力气。目前已知的夜视设备只有两种:微光夜视仪和红外夜视仪,手机没有红外发射装置,只能是被动吸收。那么更强的夜景能力,除了高感光度能力,是红外波段增强?是Y滤镜透光率更好?但这就又回到问题的初始:华为动了低通了吗?如果这么定制,该当会大量增加本钱。现在的夜景还是靠多帧拼合为主,打开摄像头的那一刻开始实在手机就开始了缓存,当用户在屏幕上按下快门的瞬间T,这前后的十几张HDR图像进行拼合、处理,造诣了更高的清晰度、更低的噪声。
多出来的赤色怎么办?
华为的RYYB摄像头比拟RGGB的产品,一定是“多红少绿”那么问题就来了,如果直接读取传感器信息,那么颜色一定会很怪异,画面会偏黄而绿色不敷。但事实上这种情形并未发生,这背后是怎么实现的?
用标准色卡来剖析RYYB的色彩表现与标准色的差异
很多评测里都可以看到色卡护照
实在要实现这一点并不难,有两种靠谱的路子。第一种实在和照片打印、处理是一样的,那便是通过ICC色彩描述文件来实现。比如日光场景,华为只要用RGGB的传感器和RYYB传感器拍摄一样的色彩图片,就可以剖析得到正常的颜色。我们在很多评测里面都可以看到这个东西,那便是爱色丽的24色标准色块,用标准色来比较得到的颜色,得到摄像头的色彩描述文件。要知道的是,真实、标准的色彩并不好看,所有手机都会优化照片,所有的优化都是建立在这套色彩标准流程体系之上的。
通过机器学习来节制RYYB色彩方向也不难
第二个办法则轻微麻烦一些,须要用大量的图片进行机器学习,进而得到RGGB传感器排列下色彩如何转换成RGGB色调。机器学习演习量有几十亿张图片的比对即可,这实在并不繁芜。
判断场景、目标,快速的利用针对性的优化算法是本日高质量拍照的基本功
当然我们说的只是在某哥详细场景下利用的办法,现如今手机拍照,都用了场景识别功能,也便是说拍玉轮、拍夜空、拍风景、拍人像这些不同场合,利用不同的优化算法,是一套组合拳,所有企业都在这么做,华为的P30系列能得到DXO的最高分,也充分解释了它从感光设备到算法上的综合实力已经达到了天下顶尖水平。