随便聊几句,就不系统说了。
传统意义上,高像素方向通常是为了更佳的细节/锐度。但是从以 QuadBayer 为首的四合一排列出现之后,更多的物理像素数量并没有带来更高的细节——主要指低像素输出模式。但这也不代表四合一排列的“高像素”就不能有其他方向上的探索。
例如 IMX689 上首发的 2×2OCL,通过将集群中同色像素上的微透镜合并成一个来实现全向的相位检测。虽然这的确在“锐度”上没啥影响(低像素模式),但这的确是需要更多的物理像素才能实现的功能。
而 vivo 的 RGBW 排列,也通过四合一的高像素方案来从根本上解决之前 RGBW 排列的问题。
在谈 vivo 的新 RGBW 排列之前,让我们先来聊聊原来基于拜尔排列的 RGBW 有什么问题:
最大的问题就是猜色。根本原因就是色彩通道的空间分辨率下降了。
嗯,这看起来很难理解,咱举个例子:
传统的拜尔排列,假设总像素数为 16,那么传感器就会有 4 个红色像素、4 个蓝色像素、和 8 个绿色像素。
如果我们将 Gb (其中一个绿像素)换成白色像素,变成 RGBW,那么传感器就变成了:4 个红色像素、4 个蓝色像素、4 个绿色像素和 4 个白色像素。
发现没有,绿色像素数量减少一半,对应的,就是绿色通道的空间分辨率下降了。
通道颜色的空间分辨率下降就会导致猜色更加不准,相机将不得不用 W 像素来间接算出该像素的 RGB 信息(其他像素至少是已知其中一个颜色通道信息),这将带来更多误差。
减少这种误差也有办法,但要付出代价:例如锐度。
另一个问题则比较小:就是不同颜色下量子效率不一致的问题。
由于 W 像素能通过所有的光,所以其的量子效率通常要远高于其他像素,这就导致一个问题,如果每个像素阱容相同,相同曝光量下,W 像素要比其余三个像素更快满阱,导致高光剪切。要防止这种情况发生,势必要降低曝光,而这将导致 RGB 像素曝光不足。从而让传感器的动态范围受限,特别是强光照环境下。
不过其实如果针 W 像素拥有更高的阱容就没有这种问题,这种情况往往出现和 RGGB 传感器公用平台的 RGBW 上。
(PS:在这里先说下 RGBW 的好处,第一就是 W 的量子效率更高,那么弱光下信噪比就会更好,第二其实也能够利用量子效率间的差异做单帧 HDR)
其实就是解决了在第二章里说的两点。解决方式也很简单暴力:堆像素——只要把像素堆得足够高,很多问题就不再成为问题了。
vivo 的 RGBW 其实和之前基于拜尔排列的 RGBW 不一样,它是基于四合一(QuadBayer)它的,将四个同色像素中的两个替换为白色像素,索尼称之为 Dual Bayer & White HDR Coding array。(我目前暂定为二合一排列)
所以你会发现,在四合一模式下,将同色颜色集群中的两个像素换成白色像素并不会影响颜色通道的空间分辨率:
一块 48MP 的四合一传感器,四合一模式下输出 12MP,四合一模式下各有 3MP 红、3MP 蓝 和 6MP 绿。现在把一个同色集群中的两个换成白色,你会发现四合一模式下还是 3MP 红、3MP 蓝 和 6MP 绿——也就是说在常用的低像素输出情况下新的二合一排列并不会导致猜色问题。
而且因为是基于四合一的魔改,所以顺带也变相解决了爆阱容的问题:W 像素阱容爆就让它爆,反正我还有两个正常曝光的颜色像素呢。用这俩正常曝光的信息就行了。
实际操作上,一次曝光,二合一排列会输出两张照片,一张是颜色像素二合一集中读取的拜尔 RAW,还有一张是黑白 RAW,最后在 ISP 上合成。
一段话总结,就是像素高造成了大量冗余的像素,其中把一部分像素用来保底(也就是那些 RGB 像素),而剩下的像素就可以随便折腾了(也就是白色像素)。
换言之,高像素数量就是二合一排列胆敢将白像素数量从拜尔 RGBW 的四分之一升级为总像素的一半反而却不需要担心猜色和爆阱容问题的底气。
如果你有心,你就会发现,我之前在第 3 章说的好处都有一个基础:在四合一的低像素输出模式下。
一旦需要全像素输出,四合一 + 比例更高的白色像素想必会给猜色带来不小的麻烦。
不过这几年随着算法的提升,其实最终效果也不一定会那么糟糕。
况且,正如我第 1 章所说,现在的高像素,特别是以四合一为基础的高像素,本就不是奔着全像素输出的画质去的。