HTC One摄像头真的用了类似适马Foveon X3的技术吗?

2013年02月22日 23:59 次阅读 稿源: 条评论
HTC One发布后,所有人关注的焦点之一就在其采用的UltraPixel技术上,说起来此技术并不算新鲜。在HTC One发布之前,已经有许多媒体传言HTC One手机摄像头的感光元件采用的设计与著名相机品牌适马的Foveon X3图像传感器类似,另外还有不少人认为,虽然HTC One在标称的像素上仅为430万,但实际输出的却是1300万像素的照片,实际情况真的如此吗?

访问:

Parallels Desktop 18 今年首次促销:限时75折

首先,HTC在发布会上明确的一点和媒体当前渲染的一个问题确实很靠谱,那就是像素的多少并不能代表图像质量的好坏,相反,在相同大小的感光元件 上,通常情况下,单个像素的面积如果越大,就能获得更多的感光量,令画面的纯净度更出色,令整体成像的宽容度更高。每个像素点如果面积越大,相同大小感光 元件上的像素数目也就越少,所以往往过高的像素无法带来很好的画质,尤其是对手机这样图像传感器整体面积较小的设备来说。

感光元件又叫图像 传感器,它在成像系统中担纲的角色和早期胶片相机中的胶片一样。感光元件是承载光信息的电子元件,通常其面积越大,越能带来更好的成像水平。相信这样的例 子就不用多谈了,比如诺基亚的N8和808 PureView,都是感光元件面积比较大的设备,尤其是808,其感光元件面积比普通的消费级便携式数码相机还要大,所以成像质量非常出色。

一、适马Foveon X3图像传感器究竟是什么

要了解所谓的适马Foveon X3感光元件,我们首先需要知道一些基本定义,以及胶片相机的成像原理。自然界中的光信息由红绿蓝三色组成。在胶片相机时代,胶片成为承载光信息的载体,所以照片都是通过底片的冲印获得的。

黑 白相机的胶片上共有2层,一层是基片,另一层为感光乳剂。感光乳剂是由悬浮在明胶中对光敏感的物质微粒组成的,这些微粒实际上就是卤化银晶体。卤化银晶体 对光具有很高的敏感性,所以卤化银一经曝光就会发生化学反应,转换为黑色的金属银。快门的开合过程中,胶片接收外界光的照射,在胶片上留下影像,实际上就 是卤化银发生反应的多少。这便是黑白胶片相机的基本成像原理。

在彩色胶片相机时代,由于卤化银只能转化为黑色金属,所以单层的感光乳剂就无 法完成彩色成像的使命了。初期提出的概念是,将感光乳剂涂层部分增加到三层结构,每层中除了有卤化银之外,还加入了成色剂颗粒,均匀分散在每个涂层卤化银 颗粒的周围,这三层分别感蓝、感绿、感红光。——工作原理是这样的:比如拍摄一朵品红色的花,品红色光是由等量红光与蓝光组成,于是这道照射进胶片的品红 光会刺激胶片上的感蓝乳剂层和感红乳剂层,对感绿乳剂层没有效果。基本是可以这样理解的。

当然真正彩色负片与反转片的成像原理还涉及到补色染料,另外成色剂本身不会因为曝光产生反应,所以最终还有个显影的过程,这里就不细说了。

进 入到数码时代之后,数码相机的感光方式自然也发生了极大的变化。一般电子感光元件是由一个个像素点组成的,并且也没有彩色胶片相机那样的三层结构,而仅有 一层。在这一层上分布着几百万几千万个像素点。但每个像素点实际上只能感应红绿蓝三色中的一种色光,感光元件上感应绿色、蓝色和红色的像素数量比例分别为 绿色像素点50%,红和蓝色像素点各自25%。

在最终成像时,每个像素点会联合周围的像素点,通过运算得到一个颜色值,并且输出。所以从理 论上来说,这种单层设计的感光元件最终成像的色彩是经由计算得来的,颜色并不精准。现在大部分的数码相机及手机都采用这种名为拜尔结构的单层感光元件,因 为像素排列方式形如马赛克,又可称作马赛克结构。

适马在感光元件的研发上决定突破这样的限制,胶片时代的成像方式令他们有了灵感。所以适马Foveon X3由此诞生。这种感光元件有三个感光层,这三个感光层分别负责感蓝、感绿、感红,这样一来最终获得的颜色从理论上来讲是最真实的,三层叠加完成一个像素。

不 过这里需要注意一个问题,例如适马SD1是一款标称具备4600万像素的单反相机,但实际上其最终输出的照片尺寸只有约1500万。这个问题很好理解,三 个感光层重叠在一起,每一层都有约1500万个像素点,三层共有4600万个像素点。但实际上每3个像素点才能最终输出为1个像素点,尺寸当然只有 1500万像素了。

二、HTC One的UltraPixel真的用了所谓的适马传感器技术吗

我不是很清楚究竟哪家媒 体先传出HTC One会采用上述类似适马Foveon X3感光元件的设计方式,但现在关于HTC采用三层感光元件设计的传言已经不绝于耳,并且有很多人认定,HTC One确实用了这样的技术。这个传言在HTC One尚未发布时就已经开始流传。

有兴趣的朋友不妨去了解一下HTC One关于UltraPixel的技术白皮书,文中从未提及这款手机采用三层传感器的设计形式。而且我将白皮书中的一张宣传图片拿了过来,如上图所示,这里的感光元件显然是传统拜尔结构,以马赛克的方式呈现。即便有可能是宣传图片的马虎所致,HTC在发布会上也从未提到这款手机感光元件的设计有何独特。可见,HTC One手机的摄像头传感器设计仍为传统拜尔单层结构,根本不是传言中形如适马Foveon X3的设计。

三、关于HTC One成像最终输出的图像大小

许多传言又说,虽然HTC One官方标称的像素仅有430万,但实际最终输出的图像大小应该为1300万像素,原因就是此手机采用三层传感器设计方式,理应在430万后乘以3。

首 先在第二点中我已经谈到,HTC One根本就没有采用适马X3的图像传感器设计方式,这只是民间的传言。其次,退一步说,就算HTC One采用了三层感光结构,最终输出的图像也不可能是1300万,而仍为430万,因为这3层是叠加起来的,光线分别穿过三层最终合成为一个颜色。

这一点,HTC One的规格中写得非常清楚,“约400万有效像素,最大输出格式2688×1520(16:9)”,输出格式赫然为2688x1520,显然这是约为400万像素的图像。

另 外还有人提出两种质疑,其一是既然不是1300万,那么为什么HTC One要用430万这样“奇葩”的像素数目呢?——这一点我并未得到官方说法,不过不知网友是否了解,Lumia 920的像素数目为870万,之所以是这样一个非整百的参数,原因主要在16:9和4:3图像尺寸的输出方面,他们的图像传感器采用了冗余设计,也就是说 这430万(或Lumia 920的870万)像素在拍照时是无法完全使用的,主要为满足用户对16:9与4:3输出照片的图像长宽比的不同要求。

还 有一个质疑更有意思,他用诺基亚808 PureView说事,他认为808的超采样技术和UltraPixel基本类似,而808有4100万像素,通过超采样后获得500万像素的图像,那么 HTC One也类似,1300万合成为430万,这样一来既然808可以用全4100万个像素点,HTC One应该也可以用满1300万。——这是对PureView超采样技术的不理解。

首先还是那句话,UltraPixel没有用到适马的技 术,所以不存在这种假设,其次就算用了适马的技术,Foveon X3也是一种成像时的行为,而PureView超采样则更类似于一种后期手段:808的感光元件是传统拜尔单层结构,上面确实密布着4100万个像素点, 在使用超采样技术后,图像处理器将每7个点合成为1个点,起到增加成像纯净度和宽容度的效果。

四、为什么UltraPixel可以增加300%的感光量

这也是某位朋友问我的问题,他说既然HTC One没有采用适马X3感光元件设计,为什么说UltraPixel可以增加300%的感光的。

这 个问题其实很简单。一般来说手机感光元件的尺寸为1/3.2英寸,不过Lumia 920和HTC One都采用了稍大一点的1/3英寸感光元件。感光元件越大对成像质量越有帮助。(至于808 PureView,那其余手机都已经不够看了,808 PureView感光元件面积为1/1.2英寸,远比普通手机大得多,这也是为什么808的成像质量即便在消费级数码相机上也算上乘的根本原因)

在 相同大小的感光元件上,Lumia 920的像素点有870万个,但HTC One只有430万个,这意味着HTC One每个像素点的面积更大。越大的像素面积自然能够获得更多的感光量,具体的面积数值,上面的参数表格中亦有给出。所以430万像素这个值对成像的纯净 度来讲确实是有相当大的帮助的。不过要借此提升3倍感光度似乎很不现实...

五、Lumia 920和HTC One的比较

如果你有仔细看上面的内容应该会了解,HTC One的成像水平与诺基亚808 PureView完全不在一个层级上,根本没有比较的必要。HTC One真正可以对比的对手应当是Lumia 920,毕竟这两款手机都标榜暗光环境下的拍摄能力出色。

相 信最近2天在这款手机的不断轰炸下,大部分朋友也已经看过今天最新发布的样张对比,并且也基本心里有自己的想法了。HTC One的单个像素面积增大,获得了更不错的图像质量,另外加上光学防抖组件(应该是继Lumia 920之后史上第二款加入光学防抖组件的相机),降低快门速度后拍照成功率也会上升,快门速度降下来了,进入感光元件的光自然也能更多,这是夜拍能力得以 提升的根本。

Lumia 920在技术上其实并没有什么神秘的地方,它也是通过光学防抖组件来降低快门速度,最终让感光元件充分感光(增加感光时间)。另外至于两者的大光圈,都为F/2.0,自然也就没有可比的地方了。

HTC One的规格中有一项叫“2轴光学防抖”(这一点在技术白皮书中也可以找到,“With the 2-axis OIS in operation, background shakes are effectively removed, resulting in videos that look smooth and steady, mimicking smooth panning used with professional video equipment.”)。Lumia 920如果不出意外的话应当也是2轴防抖(当前5轴防抖的设备很少见,且成本较高)。

光 学防抖的基本原理是通过设备中的陀螺仪来感知用户抖动的方向,并在拍照时令相关组件产生反方向位移,抵消用户的手抖,配合镜头中专用的浮动镜片实现最终的 防抖。这一点上,Lumia 920和HTC One是一样的机制。不过虽然同为光学防抖,但系统所提供的最低快门速度却不一样,Lumia 920在夜拍模式下最低快门允许降低至1秒的水平,但HTC One最低仅允许1/7.8秒,这个差距还是比较大的,猜测是防抖级数的不同造成的,不过也有可能是HTC认为既然One本身的感光元件感光量就比普通设 备高出300%(官方宣称的值,可怀疑),那么就没必要将快门速度降得过低以免影响拍照的成功率。

另外,HTC One的镜头似乎比较简单,不像920那样采用整组镜头,不过这一点尚无法得到确认,毕竟白皮书中对镜头基本没有提及。

最后,430万像素实际上从大部分电子设备屏幕分辨率的角度来看是绝对够用的,并且HTC所宣扬的像素不应该无限制放大这一点也很有道理,但430万像素的成像同样会损失许多细节。加上HTC还曾在媒体上公然讽刺808,这样一来便令HTC没有了立足点。

总 的来说,UltraPixel确实没有什么新鲜的技术点(920所谓的第二代PureView也没有),不过HTC One有独立的Imagechip影像处理芯片,这一点还是值得赞扬的(虽然也不是什么创新)。这篇文章只是想说明2个问题,1.HTC One的UltraPixel技术和适马的Foveon X3无关 2.HTC One最终输出的照片尺寸是约400万像素 ——实际的成像究竟如何,拉高单个像素的面积,在成像方面未来还是可以和Lumia 920一较高下的,但808?想都别想。

(作者:欧阳洋葱)

对文章打分

HTC One摄像头真的用了类似适马Foveon X3的技术吗?

1 (5%)
已有 条意见

    最新资讯

    加载中...

    今日最热

    加载中...

    热门评论

      Top 10

      招聘


      Advertisment ad adsense googles cpro.baidu.com
      created by ceallan