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『』硬核科普：手机拍照“国产品牌”是如何坐上头把交椅的( 二 )


拜耳阵列的工作原理
由于CMOS本身只能收集到“强度”不同的电信号 ， 原始图像是黑白的 。为了让相机最终能输出彩色的信息 ， 就要通过CMOS上方覆盖的三原色滤镜来过滤不要的颜色 ， 留下需要的色彩 。
在镜片过滤掉会影响成像效果的红外光和紫外光 ， 只留下我们需要的可见光谱 。在2x2的像素网格中 ， 除了红色、绿色、蓝色以外的颜色会被过滤掉 。
『』硬核科普：手机拍照“国产品牌”是如何坐上头把交椅的
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▲由于透明的物体 ， 只允许和自己颜色一致的光线通过 ， 所以不同颜色的滤光片 ， 可以过滤掉其他颜色 ， 只留下红绿蓝三色的光线 。而CMOS可以根据滤光片的位置 ， 将收集到的不同强度的电信号转化 ， 从而得到我们看到的彩色画面 。（不懂为什么红色滤光片只能通过红色的朋友 ， 你的初中物理需要重新学习）
拜耳阵列的缺陷
由于CMOS面积有限 ， 进来的光线本来就很少（这也是为什么夜间拍摄画面亮度暗的原因） ， 一个2X2的像素点之间 ， 红色只能收集红色光 ， 绿色只能收集绿色光 ， 而其他颜色的光线就全部被损失掉了 。就会折损掉一定的光线强度 。
那么 ， 为什么是红蓝绿的光学三原色呢？（色彩三原色是另一个概念）
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▲因为不同比例的颜色相加 ， 能够得出不同的色彩
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▲“独一无二”的RYYB排列（华为）
拍照的时候 ， 光线一暗 ， 我们就拍不清楚画面 。2016年 ， 三星S6正式开启了“夜视仪”时代 ， 三星旗舰手机在夜间拍照中风头一时无两 ， 甚至能够在极度黑暗的情况下拍到肉眼看不见的画面 。
2018年 ， 华为和索尼联合研发的IMX600 CMOS上市 ， 在4000w像素 ， 1/1.7英寸 ， 1.0um单位像素的基础上 ， 豪赌了一把 ， 用了谁也想不到的RYYB阵列 。同年P20 Pro横空出世 ， 宣告着外国厂商“垄断”手机拍照排名时代的结束 。
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▲底大一级压死人？那我就比你大两级（图片源自网络）
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▲和RGGB相比 ， RYYB在2X2像素上分布的是2黄色、1红色、1蓝色 ， 直接替换掉了绿色 。RYYB的黄色像素点上可以同时通过绿色、红色两种光线 。而滤光片上的红色 ， 其实是洋红 ， 能够通过红色、蓝色两种光线 ， 蓝色是青色 ， 能够通过绿色和蓝色 。
此举让RYYB在进光量上比RGGB提升近40% 。让P20 Pro的极限ISO达到了iPhone XS Max的64倍 。
大底、高像素、高进光量直接让华为坐稳手机拍照头把交椅 ， 很长一段时间都没有被友商打破 。
RYYB的优点 ， 同时也是自己最大的缺陷
RYYB保留了红光和蓝光 ， 用黄光替换了绿光 ， 进光量的确是激增 。但是最终CMOS合成彩色画面 ， 还是需要红蓝绿三色 ， 所以只能通过算法在机内运算 ， “猜出”原本的绿色 。此举对ISP算力要求极高 ， 并且算法也不是容易解决的问题 ， 一不小心就会翻车 。
为了避免侵权 ， 我们用简单的图示来模拟下色偏 。


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