探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”

早前华为曾在发布会宣称P8上首发搭载的索尼IMX278传感器为RGBW新型传感器,这一时之间就有不少人有疑问,这个所谓的RGBW传感器是什么意思?
  早前华为曾在发布会宣称P8上首发搭载的索尼IMX278传感器为RGBW新型传感器,这一时之间就有不少人有疑问,这个所谓的RGBW传感器是什么意思?具体又有什么作用?对拍摄的帮助又有多少?接下来我们就一起通过具体样张来分析一下。
探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”
  RGB,红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)这三种不能再分解的基本色,通过不同比例的叠加混合就可以得到一整个缤纷的色彩世界。当光线通过CMOS感光元件,CMOS上面密集排列的每一个RGB像素点就会记录下传递过来并能够检测到的现实色彩,然后处理、转化为数字信号存储在设备上,并最终在屏幕上显示出来,这就是一张数码彩色照片诞生的全过程。
探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”
  而在这过程里面,决定样张色彩的就正是CMOS上面以“RGBG”相邻排列的像素点。伊士曼·柯达公司的科学家BryceBayer在研究中得知人眼中对于绿色的物体是最为敏感的,所以就使用1红、1蓝、2绿的RGBG排列方式来模拟人类肉眼看到的色彩,原理是光线通过每个像素点的时候就会被相应色彩的滤光片过滤掉,剩下来对应的就是这部分色彩的强度值,而传感器本身也只能得到色彩的强度数据,然后通过配合RGB过滤的色彩强度数据交由处理器还原。但是每个像素点过滤下来的其实就只有一种色彩,而这个像素点邻近的其他色彩就要通过“猜色”来确定填充了,也就是利用反马赛克算法进行插值运算才能得到彩色图像,这也是有时候为什么颜色会还原不准确的原因之一。稍微扯远一下,这个色彩的还原过程在拍摄一些高度重复细节的画面的时候,就会出现彩色干扰,也就是常说的摩尔纹。要减轻这个摩尔纹的影响可以使用低通滤镜来模糊细节,使之成为一整个色块,不过这样一来也会相应降低了相机的分辨率,算是个利弊同存的做法。而近年来也有图像公司在推出新的传感器排列方式,例如适马的X3和富士的X-Trans传感器,不过这些都是后话了,现在还是扯回到拜耳阵列上。
探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”
  那么所谓的RGBW呢?聪明的同学可能已经猜到这个“W”就是色彩上的白色(white)了,也就是将之前1红、1蓝、2绿的RGBG排列方式更变为1红、1蓝、1绿、1白的RGBW排列方式。这么做的好处都有啥?理论上来说,由于直接用白色滤光片取代了其中一个绿色滤光片,而白色滤光片不会再过滤光线,进光量会更多一些,理论上低光下拍摄画面的样张应该会有更佳的亮度。但同样的,也正因为是拿掉了一个绿色滤光片,对于色彩的表现可能会稍微有点变化。
 
  接下来我们可以通过一些样张的表现来大概感受下这种变化,顺便可以试试自己的显示设备和眼睛好不好使。这次参与样张对比的手机型号分别有:OPPOFind7(IMX214)、R7Plus(IMX278)、小米Note(IMX214)。为什么选择这三台手机作为对比呢?首先目前来说使用IMX278的手机就不多,市面上就只有华为的P8和R7Plus,刚好手上就有一台R7Plus。那么也应该加入同为OPPO旗下使用IMX214的Find7,然后再加入现在来说比较常见的搭载IMX214的小米Note做对比,选择这三台手机仅仅是出于市场占有率的因素,并不是代表这几台手机就是IMX214、IMX278的最佳机型。
探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”
探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”
  也许会有读者对IMX278到底是不是RGBW传感器而感到疑惑,这里直接放出两张索尼官方文件,目前就只有IMX278是官方标明的RGBW传感器,相信已经足够有说服力了。
 
  (以下图片点击右上角的放大镜可以观看原始大图)
探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”
  我们先来看看Find7和R7Plus两样张的对比,先抛开对焦、解析力等方面的对比,咋看之下两者之间的色彩表现几位相近,为了控制相同的曝光,两样张的对焦点和测光点都设置在图中黑色汽车处,两台手机的点测光都比较灵敏,曝光基本也一致。
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  然后通过100%放大,仔细的观察样张的色彩对比,两者对于绿色的表现基本上非常接近,肉眼几乎无法辨别。但是在样张中R7Plus的灰色和红色基本上都有一点点轻微的饱和度降低,而通过观察路灯的背光边缘,IMX278对于边缘紫光的抑制效果相比起IMX214也有了很大的提升。
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  而在夜景的对比下,R7Plus相比起Find7的进步就相当大了,两者均为自动模式拍摄,Find7这张样张应该就是IMX214的原始夜拍水平,没有做任何的优化。而R7Plus这张则是明显做了锐化和涂抹噪点处理的,所以这样的夜拍效果其实已经不是IMX278的原始效果了。单纯论拍个亮而言,其实Find7的高ISO让样张整体更亮,细节更多一些,当然这样带来的后果就是彩噪严重。按道理IMX278应该出现的更高亮度的夜拍效果也并没有出现,噪点少也是后期涂抹处理的结果,并不代表全是IMX278的功劳。
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  然后在这样的对比基础上,我们再加入小米Note的夜拍样张,小米Note同样使用IMX214,但是加入了光学防抖,而且观察样张也能看到小米Note对夜拍样张也会进行适当的噪点涂抹处理,不过应该没有再增加细节锐化的处理。这样一看,即使是IMX214,只要有适当的后期处理也依然能够得到较为优秀的夜景样张。
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  另外对于色调方面在这两个传感器型号之间也不需要纠结太多,既然绝大部分厂商都会对样张有后期处理,不同厂商之间对于色调的控制也极其不同,例如小米Note这样稍微偏暖的调色也会极大的改变了样张色调,又例如突然白平衡失准等等问题都会影响到样张的色彩表现,日常拍摄的过程中也会遇到大大小小的问题,这各方面的也是纠结不来的。
 
这么看来其实无论你手机里面塞进去的是IMX214还是IMX278,只要厂商对这颗摄像头优化得力,他们的拍摄效果自然也不会差。使用上新的RGBW阵列的IMX278也并没有传说中的那么神,好的硬件还是得要配合更好的软件才能得到最好的发挥。基本上手机厂商都会根据自己的手机需求对传感器好好的调校一番,同一个感光元件型号,不同的厂商产品甚至同厂商而不同系列的产品,都可能会有不同的色彩表现,不同的样张处理,不同的成像风格。不能单纯的根据硬件型号去判断好坏,好坏与否还是得自己亲自去对比过才能知道。 
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