蘋果新專利曝光：iPhone向單反畫質進軍 [複製鏈接]

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發表於 2015-3-28 14:46:03 |只看該作者 |倒序瀏覽

讓手機拍出畫質媲美單反的照片一直是手機廠商和消費者的夢想。蘋果的一項微型三色分光成像模塊技術最近曝光，讓業界離夢想又近了一步。
數字成像系統的拍攝質量幾乎正比於系統中感光元件的面積。單反的拍攝質量遠勝於手機，最重要的原因就是前者的感光單元大小是後者十倍以上。

感光元件越大、單個像素的面積越大，相應的寬容度、色彩深度、色域、信噪比等指標就會越好。相同像素的手機攝像頭與單反相機拍出的夜景照片差距巨大，可見像素數量並不是照片畫質的決定性因素。
受限於手機的體積、重量，手機攝像頭不可能做得太大，1/2.3英寸的感光單元已經接近極限了。顯然這麼小的成像面積是不可能做到與同時代單反媲美的畫質的，那麼就沒有其他的手段來提升畫質了嗎？
蘋果想到了新的方式，將廣播電視攝像機上常見的三色分光模組引入小型攝像頭中，有望大幅改善攝像頭的拍攝質量。
常見的攝像頭、相機的傳感器都是拜耳陣列，傳感器上的像素每四個一組，每組包括兩綠一紅一藍像素。

這種像素排列方式易於制造，但缺點是每個單色像素實際上捕捉的是彩色光線，像素讀取自己需要的色彩信息時會受到光線中另外兩種顏色的幹擾。這種幹擾會帶來噪聲、並減弱像素的色彩識別能力。反映到輸出的圖像上就是畫面噪點增加、色彩不夠準確。
廣播電視業的攝像機常用三色分光技術來改善畫質。這種技術的原理是用三棱鏡將鏡頭入射光線分為紅綠藍三束，分別照射在三種顏色的傳感器上。這樣每種顏色的傳感器捕捉到的都是單色光線，幹擾消失了，畫質也就變好了。三片傳感器輸出的單色圖像再經過芯片合成輸出彩色成片，實踐證明這種成像方式效果非常好，使用三片1/2英寸CMOS的攝像機的夜景拍攝能力甚至超過不少單反拍攝的視頻。
過去三色分光系統的體積太大，難以應用在單反等小型相機上，更不用提塞進手機裡了。這次蘋果的新技術恰恰突破了這一難關，讓手機攝像頭也可以用上分光成像了。

蘋果的方式是將分光鏡微型化，然後把三片傳感器緊貼分光模塊，省去攝像機上的光線通道來縮減體積。同時成像模塊不像傳統手機攝像頭一樣是平面化的，而是利用了立體空間來容納傳感器。這樣做的最大好處是鏡頭尺寸不變，而傳感器總面積可以達到原來的三倍之多。手機攝像頭的鏡頭很難做大，傳統的平面拜耳傳感器技術要求鏡頭尺寸和感光元件面積同步擴大，而分光系統就繞開了這一限制。
這項技術一旦實用化，iPhone就可以裝上感光元件尺寸達到現在三倍水平，而體積基本一致的攝像頭了。一方面單個像素面積大幅增加，另一方面像素的色彩準確度也會因為分光鏡的使用而提升，整體拍攝性能會有一個飛躍。新技術雖然還是無法讓iPhone獲得單反的成像質量，但也能向這一目標邁近一大步了。
目前並不知道蘋果會何時應用這項新技術。由於蘋果的攝像頭是索尼供應，蘋果需要與後者合作才能開發出實用化的分光攝像頭來。考慮到這項技術能明顯改善畫質，想必索尼不會拒絕與蘋果聯合將其量產。或許到明年的iPhone 7就會搭載全新的分光系統攝像頭，讓手機拍出畫質更出色的照片與視頻。