探究索尼新型 RGBW 傳感器的 “W”

早前華為曾在發(fā)布會(huì)宣稱P8上首發(fā)搭載的索尼IMX278傳感器為RGBW新型傳感器,這一時(shí)之間就有不少人有疑問,這個(gè)所謂的RGBW傳感器是什么意思?
  早前華為曾在發(fā)布會(huì)宣稱P8上首發(fā)搭載的索尼IMX278傳感器為RGBW新型傳感器,這一時(shí)之間就有不少人有疑問,這個(gè)所謂的RGBW傳感器是什么意思?具體又有什么作用?對(duì)拍攝的幫助又有多少?接下來我們就一起通過具體樣張來分析一下。
探究索尼新型 RGBW 傳感器的 “W”
  RGB,紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)這三種不能再分解的基本色,通過不同比例的疊加混合就可以得到一整個(gè)繽紛的色彩世界。當(dāng)光線通過CMOS感光元件,CMOS上面密集排列的每一個(gè)RGB像素點(diǎn)就會(huì)記錄下傳遞過來并能夠檢測到的現(xiàn)實(shí)色彩,然后處理、轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在設(shè)備上,并最終在屏幕上顯示出來,這就是一張數(shù)碼彩色照片誕生的全過程。
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  而在這過程里面,決定樣張色彩的就正是CMOS上面以“RGBG”相鄰排列的像素點(diǎn)。伊士曼·柯達(dá)公司的科學(xué)家BryceBayer在研究中得知人眼中對(duì)于綠色的物體是最為敏感的,所以就使用1紅、1藍(lán)、2綠的RGBG排列方式來模擬人類肉眼看到的色彩,原理是光線通過每個(gè)像素點(diǎn)的時(shí)候就會(huì)被相應(yīng)色彩的濾光片過濾掉,剩下來對(duì)應(yīng)的就是這部分色彩的強(qiáng)度值,而傳感器本身也只能得到色彩的強(qiáng)度數(shù)據(jù),然后通過配合RGB過濾的色彩強(qiáng)度數(shù)據(jù)交由處理器還原。但是每個(gè)像素點(diǎn)過濾下來的其實(shí)就只有一種色彩,而這個(gè)像素點(diǎn)鄰近的其他色彩就要通過“猜色”來確定填充了,也就是利用反馬賽克算法進(jìn)行插值運(yùn)算才能得到彩色圖像,這也是有時(shí)候?yàn)槭裁搭伾珪?huì)還原不準(zhǔn)確的原因之一。稍微扯遠(yuǎn)一下,這個(gè)色彩的還原過程在拍攝一些高度重復(fù)細(xì)節(jié)的畫面的時(shí)候,就會(huì)出現(xiàn)彩色干擾,也就是常說的摩爾紋。要減輕這個(gè)摩爾紋的影響可以使用低通濾鏡來模糊細(xì)節(jié),使之成為一整個(gè)色塊,不過這樣一來也會(huì)相應(yīng)降低了相機(jī)的分辨率,算是個(gè)利弊同存的做法。而近年來也有圖像公司在推出新的傳感器排列方式,例如適馬的X3和富士的X-Trans傳感器,不過這些都是后話了,現(xiàn)在還是扯回到拜耳陣列上。
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  那么所謂的RGBW呢?聰明的同學(xué)可能已經(jīng)猜到這個(gè)“W”就是色彩上的白色(white)了,也就是將之前1紅、1藍(lán)、2綠的RGBG排列方式更變?yōu)?紅、1藍(lán)、1綠、1白的RGBW排列方式。這么做的好處都有啥?理論上來說,由于直接用白色濾光片取代了其中一個(gè)綠色濾光片,而白色濾光片不會(huì)再過濾光線,進(jìn)光量會(huì)更多一些,理論上低光下拍攝畫面的樣張應(yīng)該會(huì)有更佳的亮度。但同樣的,也正因?yàn)槭悄玫袅艘粋€(gè)綠色濾光片,對(duì)于色彩的表現(xiàn)可能會(huì)稍微有點(diǎn)變化。
 
  接下來我們可以通過一些樣張的表現(xiàn)來大概感受下這種變化,順便可以試試自己的顯示設(shè)備和眼睛好不好使。這次參與樣張對(duì)比的手機(jī)型號(hào)分別有:OPPOFind7(IMX214)、R7Plus(IMX278)、小米Note(IMX214)。為什么選擇這三臺(tái)手機(jī)作為對(duì)比呢?首先目前來說使用IMX278的手機(jī)就不多,市面上就只有華為的P8和R7Plus,剛好手上就有一臺(tái)R7Plus。那么也應(yīng)該加入同為OPPO旗下使用IMX214的Find7,然后再加入現(xiàn)在來說比較常見的搭載IMX214的小米Note做對(duì)比,選擇這三臺(tái)手機(jī)僅僅是出于市場占有率的因素,并不是代表這幾臺(tái)手機(jī)就是IMX214、IMX278的最佳機(jī)型。
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  也許會(huì)有讀者對(duì)IMX278到底是不是RGBW傳感器而感到疑惑,這里直接放出兩張索尼官方文件,目前就只有IMX278是官方標(biāo)明的RGBW傳感器,相信已經(jīng)足夠有說服力了。
 
  (以下圖片點(diǎn)擊右上角的放大鏡可以觀看原始大圖)
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  我們先來看看Find7和R7Plus兩樣張的對(duì)比,先拋開對(duì)焦、解析力等方面的對(duì)比,咋看之下兩者之間的色彩表現(xiàn)幾位相近,為了控制相同的曝光,兩樣張的對(duì)焦點(diǎn)和測光點(diǎn)都設(shè)置在圖中黑色汽車處,兩臺(tái)手機(jī)的點(diǎn)測光都比較靈敏,曝光基本也一致。
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  然后通過100%放大,仔細(xì)的觀察樣張的色彩對(duì)比,兩者對(duì)于綠色的表現(xiàn)基本上非常接近,肉眼幾乎無法辨別。但是在樣張中R7Plus的灰色和紅色基本上都有一點(diǎn)點(diǎn)輕微的飽和度降低,而通過觀察路燈的背光邊緣,IMX278對(duì)于邊緣紫光的抑制效果相比起IMX214也有了很大的提升。
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  而在夜景的對(duì)比下,R7Plus相比起Find7的進(jìn)步就相當(dāng)大了,兩者均為自動(dòng)模式拍攝,F(xiàn)ind7這張樣張應(yīng)該就是IMX214的原始夜拍水平,沒有做任何的優(yōu)化。而R7Plus這張則是明顯做了銳化和涂抹噪點(diǎn)處理的,所以這樣的夜拍效果其實(shí)已經(jīng)不是IMX278的原始效果了。單純論拍個(gè)亮而言,其實(shí)Find7的高ISO讓樣張整體更亮,細(xì)節(jié)更多一些,當(dāng)然這樣帶來的后果就是彩噪嚴(yán)重。按道理IMX278應(yīng)該出現(xiàn)的更高亮度的夜拍效果也并沒有出現(xiàn),噪點(diǎn)少也是后期涂抹處理的結(jié)果,并不代表全是IMX278的功勞。
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  然后在這樣的對(duì)比基礎(chǔ)上,我們再加入小米Note的夜拍樣張,小米Note同樣使用IMX214,但是加入了光學(xué)防抖,而且觀察樣張也能看到小米Note對(duì)夜拍樣張也會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑朦c(diǎn)涂抹處理,不過應(yīng)該沒有再增加細(xì)節(jié)銳化的處理。這樣一看,即使是IMX214,只要有適當(dāng)?shù)暮笃谔幚硪惨廊荒軌虻玫捷^為優(yōu)秀的夜景樣張。
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  另外對(duì)于色調(diào)方面在這兩個(gè)傳感器型號(hào)之間也不需要糾結(jié)太多,既然絕大部分廠商都會(huì)對(duì)樣張有后期處理,不同廠商之間對(duì)于色調(diào)的控制也極其不同,例如小米Note這樣稍微偏暖的調(diào)色也會(huì)極大的改變了樣張色調(diào),又例如突然白平衡失準(zhǔn)等等問題都會(huì)影響到樣張的色彩表現(xiàn),日常拍攝的過程中也會(huì)遇到大大小小的問題,這各方面的也是糾結(jié)不來的。
 
這么看來其實(shí)無論你手機(jī)里面塞進(jìn)去的是IMX214還是IMX278,只要廠商對(duì)這顆攝像頭優(yōu)化得力,他們的拍攝效果自然也不會(huì)差。使用上新的RGBW陣列的IMX278也并沒有傳說中的那么神,好的硬件還是得要配合更好的軟件才能得到最好的發(fā)揮?;旧鲜謾C(jī)廠商都會(huì)根據(jù)自己的手機(jī)需求對(duì)傳感器好好的調(diào)校一番,同一個(gè)感光元件型號(hào),不同的廠商產(chǎn)品甚至同廠商而不同系列的產(chǎn)品,都可能會(huì)有不同的色彩表現(xiàn),不同的樣張?zhí)幚?,不同的成像風(fēng)格。不能單純的根據(jù)硬件型號(hào)去判斷好壞,好壞與否還是得自己親自去對(duì)比過才能知道。 
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