早前華為曾在發布會宣稱 P8 上首發搭載的索尼 IMX278 傳感器為 RGBW 新型傳感器,這一時之間就有不少人有疑問,這個所謂的 RGBW 傳感器是什么意思?具體又有什么作用?對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。
RGB、紅(Red)、綠(Green)、藍(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繽紛的色彩世界。當光線通過 CMOS 感光元件,CMOS 上面密集排列的每一個 RGB 像素點就會記錄下傳遞過來并能夠檢測到的現實色彩,然后處理、轉化為數字信號存儲在設備上,并最終在屏幕上顯示出來,這就是一張數碼彩色照片誕生的全過程。
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。伊士曼·柯達公司的科學家 Bryce Bayer 在研究中得知人眼中對于綠色的物體是最為敏感的,所以就使用 1 紅、1 藍、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像素點的時候就會被相應色彩的濾光片過濾掉,剩下來對應的就是這部分色彩的強度值,而傳感器本身也只能得到色彩的強度數據,然后通過配合 RGB 過濾的色彩強度數據交由處理器還原。但是每個像素點過濾下來的其實就只有一種色彩,而這個像素點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行插值運算才能得到彩色圖像,這也是有時候為什么顏色會還原不準確的原因之一。稍微扯遠一下,這個色彩的還原過程在拍攝一些高度重復細節的畫面的時候,就會出現彩色干擾,也就是常說的摩爾紋。要減輕這個摩爾紋的影響可以使用低通濾鏡來模糊細節,使之成為一整個色塊,不過這樣一來也會相應降低了相機的分辨率,算是個利弊同存的做法。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,現在還是扯回到拜耳陣列上。
那么所謂的 RGBW 呢?聰明的同學可能已經猜到這個 “W” 就是色彩上的白色(white)了,也就是將之前 1 紅、1 藍、2 綠的 RGBG 排列方式更變為 1 紅、1 藍、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綠色濾光片,而白色濾光片不會再過濾光線,進光量會更多一些,理論上低光下拍攝畫面的樣張應該會有更佳的亮度。但同樣的,也正因為是拿掉了一個綠色濾光片,對于色彩的表現可能會稍微有點變化。
接下來我們可以通過一些樣張的表現來大概感受下這種變化,順便可以試試自己的顯示設備和眼睛好不好使。這次參與樣張對比的手機型號分別有:OPPO Find7(IMX214)、R7 Plus(IMX278)、小米 Note(IMX214)。為什么選擇這三臺手機作為對比呢?首先目前來說使用 IMX278 的手機就不多,市面上就只有華為的 P8 和 R7 Plus,剛好手上就有一臺 R7 Plus。那么也應該加入同為 OPPO 旗下使用 IMX214 的Find7,然后再加入現在來說比較常見的搭載 IMX214 的小米 Note 做對比,選擇這三臺手機僅僅是出于市場占有率的因素,并不是代表這幾臺手機就是 IMX214、IMX278 的最佳機型。
也許會有讀者對 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 是官方標明的 RGBW 傳感器,相信已經足夠有說服力了。
(以下圖片點擊右上角的放大鏡可以觀看原始大圖)
我們先來看看 Find7 和 R7 Plus 兩樣張的對比,先拋開對焦、解析力等方面的對比,咋看之下兩者之間的色彩表現幾位相近,為了控制相同的曝光,兩樣張的對焦點和測光點都設置在圖中黑色汽車處,兩臺手機的點測光都比較靈敏,曝光基本也一致。
然后通過 100% 放大,仔細的觀察樣張的色彩對比,兩者對于綠色的表現基本上非常接近,肉眼幾乎無法辨別。但是在樣張中 R7 Plus 的灰色和紅色基本上都有一點點輕微的飽和度降低,而通過觀察路燈的背光邊緣, IMX278 對于邊緣紫光的抑制效果相比起 IMX214 也有了很大的提升。
而在夜景的對比下,R7 Plus 相比起 Find7 的進步就相當大了,兩者均為自動模式拍攝,Find7 這張樣張應該就是 IMX214 的原始夜拍水平,沒有做任何的優化。而 R7 Plus 這張則是明顯做了銳化和涂抹噪點處理的,所以這樣的夜拍效果其實已經不是 IMX278 的原始效果了。單純論拍個亮而言,其實 Find7 的高 ISO 讓樣張整體更亮,細節更多一些,當然這樣帶來的后果就是彩噪嚴重。按道理 IMX278 應該出現的更高亮度的夜拍效果也并沒有出現,噪點少也是后期涂抹處理的結果,并不代表全是 IMX278 的功勞。
然后在這樣的對比基礎上,我們再加入小米 Note 的夜拍樣張,小米 Note 同樣使用 IMX214,但是加入了光學防抖,而且觀察樣張也能看到小米 Note 對夜拍樣張也會進行適當的噪點涂抹處理,不過應該沒有再增加細節銳化的處理。這樣一看,即使是 IMX214,只要有適當的后期處理也依然能夠得到較為優秀的夜景樣張。
另外對于色調方面在這兩個傳感器型號之間也不需要糾結太多,既然絕大部分廠商都會對樣張有后期處理,不同廠商之間對于色調的控制也極其不同,例如小米 Note 這樣稍微偏暖的調色也會極大的改變了樣張色調,又例如突然白平衡失準等等問題都會影響到樣張的色彩表現,日常拍攝的過程中也會遇到大大小小的問題,這各方面的也是糾結不來的。
這么看來其實無論你手機里面塞進去的是 IMX214 還是 IMX278,只要廠商對這顆攝像頭優化得力,他們的拍攝效果自然也不會差。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揮。基本上手機廠商都會根據自己的手機需求對傳感器好好的調校一番,同一個感光元件型號,不同的廠商產品甚至同廠商而不同系列的產品,都可能會有不同的色彩表現,不同的樣張處理,不同的成像風格。不能單純的根據硬件型號去判斷好壞,好壞與否還是得自己親自去對比過才能知道。
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