随着科技的进步,手机摄像头已经从原来的30瓦像素发展到1200瓦、4800瓦、6400瓦甚至100米。现在手机最大的卖点似乎已经变成了摄像头,甚至一千元的机器蒸汽,已经使用了6400瓦像素的摄像头,否则总会觉得落后不了。
参数是美丽的,实际体验是好的吗?
同样使用IMX380魅族15,性能比魅族16系列、华为Mate20系列差得多。为什么相同的参数,不同的照片体验,我们都被“虚假宣传”所欺骗?
华为除了参数之外还有什么?
华为官方网站上拆卸的P40Pro10X长焦镜头示意图
与外观不同,智能手机的摄像头模块实际上是由主板(CPB)和CMOS(传感器)加上固定器(支架)和镜头(镜头)组成的。上图是CMOS的物理图,我们通常称之为1200瓦像素,这实际上是CMOS的分辨率。
正如数字圈经常说的那样,IMX363、IMX586、iMX600实际上是CMo型号名称。
镜头分解示意图(图片来自网络)
相机镜头通常由多个镜头组成(镜头分为两种材料,树脂和玻璃,玻璃光学通常更好)。镜头越多,对光线的聚焦越强,图像的对比度就越高。5P镜头已经可以日常使用了,而iPhone系列已经使用了很长时间。
但不如前者好,通常取一个平衡的数字。由于镜片是机器抛光的,并且不同的镜片组合在形状上是不同的,因此存在公差问题。公差会造成光轴偏移,镜片越多,问题越严重,制造商的质量控制、优化能力就非常高。
大底光圈虚拟效果强,光线量更充足,画面亮度更高。但是如果镜头质量控制不好,就会出现严重的边缘恶化和畸变。(网络图像)
但是普通消费者对这些细节并不是很了解,而这些细节恰恰是手机成本的来源,所以手机的性价比越高,通常产品的控制和选择也会相应降低。这些细节决定了手工操作手机的工作水平。
互补金属氧化物半导体相当于人眼。CMOS越大,我们能“看到”的东西就越多,画面就越亮,这就是我们常说的“杀人压力的底部”。然而,由于手机的空间限制,9毫米以上的手机都很厚,所以手机不如内特相机。
当旗舰手机有大量镜头和CMOS成本时,P20Pro如何让三星和苹果措手不及?
大赌注,RYYB来了。
上图是目前移动CMo的两种主流排列,两者在原理上相似,但一种方案是极端的,一种更保守。
最主流的RGGB(iPhone、三星、OV、小米)拜耳阵列
我相信我们对“柯达影像”公司并不陌生。RGGB的拜耳阵列是由柯达影像公司的成像科学家布莱斯·拜耳发明的。基于人眼的结构,他发现人眼对红色、绿色和蓝色三原色中的绿色最为敏感,并设计了一个由1个红色、2个绿色和1个蓝色滤光片组成的拜耳阵列样条覆盖在CMOS上。该阵列将CMOS采集的灰度信号转换成颜色信息,使相机图像最接近人眼观察到的颜色。
拜耳阵列如何工作
由于互补金属氧化物半导体本身只能收集“强度”不同的电信号,所以原始图像是黑白的。为了让相机最终输出颜色信息,您需要通过CMOS上的三色过滤器过滤掉不想要的颜色,留下想要的颜色。
镜头过滤掉影响成像效果的红外线和紫外线,只留下我们需要的可见光谱。在2x2像素的网格中,除了红色、绿色和蓝色之外的颜色都被过滤掉了。
因为透明物体,只允许与自己颜色一致的光通过,所以不同颜色的滤光片,可以滤除其他颜色,只留下红色、绿色和蓝色的光。CMOS可以根据滤波器的位置,采集不同强度的电信号进行转换,从而得到我们所看到的彩色图像。
(不明白为什么红色滤镜只能由你的红色朋友重新学习,你的初级物理)
拜耳阵列中的缺陷
由于互补金属氧化物半导体有限的面积,已经有很少的光进来(这就是为什么夜间拍摄是如此黑暗),一个2X2像素之间的红色只能收集红光,绿色只能收集绿光,其他颜色的光都丢失了。一定量的光强度会损失。
那么为什么红色、蓝色和蓝色是光学三色?(颜色三原色是另一个概念)
因为不同比例的颜色相加,可以得到不同的颜色。
“独一无二”的瑞博安排(华为)
拍照时,光线一暗,我们就看不清照片。2016年,三星S6正式开启了“夜视”时代,三星的旗舰手机在夜晚在空中拍照,即使在极度黑暗中也能捕捉到肉眼看不到的画面。
2018年,华为和索尼联合开发了基于4000瓦像素、1/1.7英寸、1.0微米像素的IMX600互补金属氧化物半导体(IMX600),这是一个很大的赌注,使用的是无人能想象的RYYB阵列。同年,P20Pro从天而降,宣告了外国制造商“垄断”手机照片排名时代的结束。
大家伙的屁股能压碎死人吗?那我比你大两级(图片来自网络)
与RGGB相比,RYYB分布在2×2像素上,2个黄色、1个红色、1个蓝色,直接取代了绿色。RYYB的黄色像素点可以通过绿光和红光。滤光片上的红色实际上是品红色,透过红色和蓝色的光,蓝色是青色,透过绿色和蓝色。
这让RYYB涨了将近40?矿石在光的方面比RGGB好。P20Pro的国际标准化组织限制是XS最大值的64倍。
大底、高像素、高光线直接让华为稳坐手机拍照头椅上,好久没有被朋友打破了。
瑞博的优势,也是他们最大的缺陷
RYYB保留了红光和蓝光,用黄光取代了绿光,光量确实在飙升。但最终CMOS合成的彩色图片,还是需要红、蓝、绿三种颜色,所以只能通过机器运算中的算法,“猜出来”原来的绿色。这对于互联网服务提供商来说是非常苛刻的,如果不小心忽略,算法不是一个容易解决的问题。
为了避免侵权,我们用一个简单的插图来模拟颜色。
随着时间的推移,RYYB的颜色算法已经成熟,IMX600的先进硬件概念在两年后还没有完全被超越。
虽然RYYB带来了新的想法,但其复杂的算法和高定制成本注定会成为行业的主流。
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