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[PConline 杂谈]本来嘛,我也没拆过智能手机,不过上次为了证明魅族16s是否有点胶,确实过了把瘾,将一台手机拆了个底朝天。四三认为在现在的智能手机中,摄像头应该是物理结构最为复杂的元件之一,它通常是由PCB主板、CMOS传感器(Sensor)、固定器(Holder)和镜头(Lens Ass’Y)组成。但是实际上,主要负责拍照、录像的还是由CMOS负责。写这篇文章主要还是想科普下最基础的像素点排列方式对CMOS的影响吧。 首先大家都知道摄影是用“光”的艺术,而光是要传到传感器上话,则需要透过镜头的折射,镜头一般由透镜(5片起步,数量越多越好,玻璃>树脂),再通过滤光装置(以RGB原色分色法和CMYK补色分色法为主,后文将详细解释)打到CMOS,拍摄出你想要拍摄的画面。至于其他不同的光圈和焦距则可以方便你在不同的场景中拍摄出景深和焦段好看的照片,许多厂商主打的OIS光学防抖则需要集成额外的马达和陀螺仪元件进行辅助。 对于智能手机而言,许多厂商的终极目标就是拥有媲美单反相机的成像素质。然而,受限于CMOS的物理瓶颈,手机镜头普遍开孔只有8mm,这怎么与单反专用的CMOS对决呢?所以为了缩小与单反相机之间的差距,只有不断提升CMOS成像画质这么一条出路。玩摄影的都知道一句话“底大一级压死人”。所以既然突破不了物理限制,那么就走增加CMOS传感器的尺寸这么一条路能不能行得通呢? 那么来说说第二条路,提升CMOS传感器的进光量可不可行呢?因为增加传感器的进光量可以在相同场景下拍出亮度更高、锐度更清晰以及噪点更少的照片。对于CMOS来说,增加进光量的方法还是很多滴,比如增加传感器尺寸、增大镜头光圈、增加单个像素感光面积、引入UltraPixel超像素摄像头(某凉了的火腿肠ONEM7)。 然而,市场还是证明UltraPixel超像素摄像头不被认可,同时镜头光圈和传感器尺寸也一样,对于手机那可怜的8mm的小身位来说,F/1.6的光圈几乎就是极限了。IMX586通过QuadBayer阵列(索尼提出的一个“四像素合一”的技术)可以实现等效1.6μm单个像素感光面积,更高端的IMX600传感器也才2.μm,依旧存在天花板。 开始介绍CMOS底层架构之前,首先先说说拜耳阵列,我们人眼睛能看到不同的色彩,主要是因为人眼上有可以感知不同频光线的细胞,CMOS就是相机里面可以感受不同颜色的“细胞”,只是我们称他们为像素点,并以拜耳阵列(Bayerarray)的形式加以排列。 历史上,柯达公司的影像科学家布莱斯.拜耳(BryceBayer)最早发现人眼对红绿蓝三原色中的绿色最敏感,所以他尝试在CMOS上方加入了一块滤镜,采用1红2绿1蓝(RGGB)的排列方式将黑白信息转换成彩色信息,让呈现出CMOS上的色彩更加接近人眼的视觉效果。因此,几乎所以的CMOS传感器都采用了RGGB排列方式,也就是我们常说的“拜耳阵列”,或者“拜耳滤镜”。 说了这么多,手机厂商应该怎么改良呢?首先则是我们的RGBW结构的CMOS。 RGGB结构 真正将RGBW发扬光大的,则要推索大法的IMX278传感器(华为Mate8、一加3和vivo X7Plus等采用这种传感器,而IMX298也是RGBW结构CMOS)。现在摘抄当年手机厂商宣传口号“低亮度下感光能力可提升32%,噪点降低78%”因此被华为P8和魅蓝6T等手机武装上了。 纯黑白结构 虽然联发科的RWWB传感器还是是理论层面的存在,但是我们还可以拿来“借鉴借鉴”,比方说为什么不丢掉拜耳滤色镜呢?让CMOS实现光线全透岂不是极大增加了CMOS的进光面积?于是,索尼推出了专业的IMXMono黑白摄像头,拥有极高进光量,暗光环境下可以记录更多暗部细节。 有利当然也有弊,去掉分色系统后,Mono黑白镜头无法记录彩色信息,所以必须搭配另一颗彩色CMOS使用,通过双摄+算法的方式来获得比传统RGGB以及RGBWCMOS单摄更好的夜景拍摄效果。时至今日,这种黑白+彩色的双摄组合还是非常的流行,单摄RGBW传感器则被遗忘在历史的长河中。。。 RYYB结构 和RGGB相比,RYYB可以减轻拜耳滤镜在滤色过程中带来光的进光量折损问题,同时可以让进光量提升40%之多。以华为P30Pro来说,这款手机的ISO居然可以达到409600,是iPhoneXSMax的64倍!从而只需要一丝亮光即可拍摄到纯黑环境下的颜色细节。 从理论来说,RYYB滤镜虽然提升了进光量,但是本质还是变相增加红色的进光量而已,从而提升在夜景拍摄中的表现。同时也因为黄色像素较多,会出现偏色问题,绿色像素的缺少也将影响成像质量,饱和度会出现问题。 华为想要完美驾驭RYYB传感器,则是需要一套更加强大的硬件ISP和更加强大的算法。华为终端手机产品线总裁就表示,华为为了保证RYYB滤镜的调色准确性,付出长达3年时间来调教。但是我们在刚开始评测P30的照片时候,就发现了会出现偏色的问题,随后通过固件升级这个现象才慢慢变少。 总结 在智能手机的影像道路上,特定化的优势会带来显著的竞争力。而定制的CMOS滤镜结构则体现厂商技术实力的强悍,四三也希望有观点厂商拿出自己对于拍照的独特看法,挑战传统,实现手机战单反的梦想。
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