就在前幾天,華爲推出了 Mate 70 系列,其中有一個「紅楓原色影像」引起了極果君注意,于是乎扒了扒它的資料,這不扒不知道,裏面的秘密還真不少…
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通常情況下,高端旗艦的影像系統往往采用主攝、超廣角、長焦三顆鏡頭的組合方案,而這次,華爲 Mate 70 系列上多出了一顆「紅楓原色攝像頭」,四顆攝像頭搭配,色彩還原更準确,「紅楓原色影像」因此而得名。
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本質上,這顆「紅楓原色攝像頭」是首次應用于手機中的多光譜成像攝像頭,主要工作部件爲多光譜傳感器,它的作用就是解決「色彩還原不夠準确」的問題。
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其實手機影像發展至今,依然存在偏色的痛點。細心的朋友會發現,用手機拍照的成片,對比人眼所見,有時色彩并不完全一緻,這其中主要原因就是傳感器對色彩識别能力不足。
人眼和攝像頭雖然都有聚光的透鏡和接收光的傳感器,但是人眼有專門來處理紅、綠、藍不一樣的顔色的感光細胞,來區分不同的光,
而攝像頭是使用數百萬個 " 光點 " 陣列來記錄圖像,然後通過測量電信号的強度來評估有多少光子落入每個空腔,最後将信号量化爲數字值,但是這些空腔無法區分每種顔色的含量。
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爲了捕捉彩色圖像,必須在每個空腔上放置一個濾光片,隻允許特定顔色的光通過,市場上常見的手機采用的濾色器陣列類型稱爲「拜耳陣列」,采用 RGGB ( 紅、綠、綠、藍 )陣列傳感器,隻有 RGB( 紅、綠、藍 )三個通道。
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在采集過程中,隻保留紅、綠、藍三波段的光譜,至于其他大多數的光都無法采集,隻能依靠白平衡等算法去「猜」,所以手機拍到的顔色與人眼看到的顔色有所偏差。
華爲采用的則是祖傳的 RYYB( 紅、黃、黃、藍 ) 傳感器,把綠色濾光片換成了黃色,這麽設計是爲了提高進光量,提升暗光拍攝效果,但也容易發生偏色問題。
所以想要解決這個問題,就要從傳感器入手,而多光譜傳感器則可以大大增加顔色通道數,能在更多波段上感光,也就是感知到更多顔色的光。
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華爲 Mate 70 系列上這顆多光譜成像攝像頭,能夠準确捕捉環境光譜,爲主攝、超廣角、長焦微距攝像頭提供更加真實的色彩輸入,從而拍出 " 所見即所得 " 的照片,用攝影時最不容易拍好的紅色舉例,對比 iPhone 16 Pro Max,實際成片效果更接近肉眼所見:
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「羅馬非一日建成」,多光譜技術在華爲手機上的成熟運用,也并非一蹴而就。
早在 2018 年,華爲 P20 系列首次搭載了來自 AMS 的 5 通道色溫傳感器,這種色溫傳感器通過檢測環境中光線顔色溫度,可以幫助手機在不同光照條件下保持畫面色彩的一緻性,從而提升拍攝效果,所以也可以稱其爲環境光傳感器。
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2020 年,華爲 P40 系列搭載 8 通道多光譜色溫傳感器,在那時華爲攝像頭專家 @MaidouDEmaidou 先生就曾透露這顆實際上是 11 通道,但目前隻用了其中的 8 個通道檢測可見光,後續技術會繼續演變,有了這顆 8 通道多光譜色溫傳感器,能夠提升白平衡效果,改善偏色問題。
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2021 年,華爲 P50 Pocket 帶來了超光譜影像系統,硬件上由 10 通道多光譜傳感器、閃光燈、超光譜補光燈、激光對焦傳感器、4000 萬像素原色攝像頭、1300 萬像素超廣角攝像頭和 3200 萬像素超光譜攝像頭組成。
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其中這顆 3200 萬像素的超光譜攝像頭,實際上就是一顆特制的紫外攝像頭,等于把濾光片換成隻允許紫外光通過的濾光片,可以發現可見光之外的細微細節,能用來進行熒光攝影、防曬檢測等等;而其中另一顆超光譜補光燈則與超光譜攝像頭共同作用,它會發射紫光,經過被攝物體的表面反射,最終光線反射回紫外相機中,被紫外相機所收集,這就是這套超光譜影像系統(紫外相機系統)真正的工作原理。
2022 年,華爲 Mate 50 系列搭載 10 通道多光譜傳感器,技術再次叠代。
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2024 年,華爲 Mate 70 系列首次推出了紅楓原色影像技術,搭載一顆 150 萬多光譜通道紅楓原色攝像頭,是爲「首次應用多光譜成像攝像頭」,能夠精準捕捉豐富的環境光譜信息,并賦能給主攝、超廣角和長焦微距攝像頭,再次升級了光譜技術在手機中的運用。
PS:需要注意的是,正确斷句是「150 萬」「多光譜通道」,并非百萬級光譜通道,而如果真的到了百萬級别,那可真就「恐怖如斯」了,可能是以下的情況…
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目前手機上應用的是多光譜成像,而在多光譜成像之上還有高光譜成像和超光譜成像,分别對應數十個波長通道和數百個波長通道,随着通道數量的增多,光譜在手機上的應用難以估量。這或許就是華爲未來的布局。
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目前高光譜成像和超光譜成像主要應用于農業、環境、地質、食品檢測甚至文物鑒定等領域,簡單來說,就是用來看農藥殘留、環境污染、礦物探測和看文物開不開門的…再簡單來說,這倆已經超越了人類視覺,能看到人眼看不到的光。
而如果後續被華爲運用到了手機上,就可以用來測農藥殘留、檢測紙巾熒光劑;查看皮膚狀态;提前發現皮膚暗沉、色斑等問題;識别各種材質,比如可以看出來超市裏的蘋果有沒有暗傷,是真蘋果還是假蘋果,甚至能看出來一件衣服是棉的還是化纖的…這再搭配小藝大模型能力,以及側邊按鈕,識别能力直接飛起。
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以上功能并非臆想,而是已經經過了實踐,極具發展前景。就在 11 月 7 号,北京理工大學張軍院士團隊在《Nature》期刊發表的一篇論文,也跟超光譜相機有關,首創片上光譜複用感知架構,自主研制了國際首款百通道、百萬像素高光譜實時成像器件,工作波段覆蓋了可見光和近紅外超寬波段(400-1700nm),參數爲 1024 × 1024@124fps、96 通道,光能利用率創造世界最高紀錄,實際落地商用或許離我們并不遙遠,相信技術的叠代,能讓這些功能快點與我們相見。
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以上種種,讓我們有理由相信:手機影像,正邁入一個新的紀元。或許明年,多光譜攝像頭被更多廠商搭載,已經能夠實現一些比較簡單的運用,由華爲牽頭,邁入嶄新的光譜成像時代。
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