
就在前幾天,華為推出了Mate 70系列,其中有一個「紅楓原色影像」引起了極果君注意,於是乎扒了扒它的資料,這不扒不知道,裡面的秘密還真不少…

通常情況下,高階旗艦的影像系統往往採用主攝、超廣角、長焦三顆鏡頭的組合方案,而這次,華為 Mate 70 系列上多出了一顆「紅楓原色攝像頭」,四顆攝像頭搭配,色彩還原更準確,「紅楓原色影像」因此而得名。

本質上,這顆「紅楓原色攝像頭」是首次應用於手機中的多光譜成像攝像頭,主要工作部件為多光譜感測器,它的作用就是解決「色彩還原不夠準確」的問題。

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,有時色彩並不完全一致,這其中主要原因就是感測器對色彩識別能力不足。
人眼和攝像頭雖然都有聚光的透鏡和接收光的感測器,但是人眼有專門來處理紅、綠、藍不一樣的顏色的感光細胞,來區分不同的光,
而攝像頭是使用數百萬個 “光點”陣列來記錄影像,然後透過測量電訊號的強度來評估有多少光子落入每個空腔,最後將訊號量化為數字值,但是這些空腔無法區分每種顏色的含量。

為了捕捉彩色影像,必須在每個空腔上放置一個濾光片,只允許特定顏色的光透過,市場上常見的手機採用的濾色器陣列型別稱為「拜耳陣列」,採用RGGB(紅、綠、綠、藍)陣列感測器,只有RGB(紅、綠、藍)三個通道。

在採集過程中,只保留紅、綠、藍三波段的光譜,至於其他大多數的光都無法採集,只能依靠白平衡等演算法去「猜」,所以手機拍到的顏色與人眼看到的顏色有所偏差。
華為採用的則是祖傳的 RYYB( 紅、黃、黃、藍 ) 感測器,把綠色濾光片換成了黃色,這麼設計是為了提高進光量,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,就要從感測器入手,而多光譜感測器則可以大大增加顏色通道數,能在更多波段上感光,也就是感知到更多顏色的光。

華為 Mate 70系列上這顆多光譜成像攝像頭,能夠準確捕捉環境光譜,為主攝、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:


「羅馬非一日建成」,多光譜技術在華為手機上的成熟運用,也並非一蹴而就。
早在2018年,華為P20系列首次搭載了來自 AMS 的5通道色溫感測器,這種色溫感測器透過檢測環境中光線顏色溫度,可以幫助手機在不同光照條件下保持畫面色彩的一致性,從而提升拍攝效果,所以也可以稱其為環境光感測器。

2020年,華為P40系列搭載8通道多光譜色溫感測器,在那時華為攝像頭專家@MaidouDEmaidou先生就曾透露這顆實際上是11通道,但目前只用了其中的8個通道檢測可見光,後續技術會繼續演變,有了這顆8通道多光譜色溫感測器,能夠提升白平衡效果,改善偏色問題。

2021年,華為P50 Pocket帶來了超光譜影像系統,硬體上由10 通道多光譜感測器、閃光燈、超光譜補光燈、雷射對焦感測器、4000 萬畫素原色攝像頭、1300 萬畫素超廣角攝像頭和3200 萬畫素超光譜攝像頭組成。

其中這顆3200萬畫素的超光譜攝像頭,實際上就是一顆特製的紫外攝像頭,等於把濾光片換成只允許紫外光透過的濾光片,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,華為Mate 50系列搭載10通道多光譜感測器,技術再次迭代。

2024年,華為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,是為「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資訊,並賦能給主攝、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,正確斷句是「150萬」「多光譜通道」,並非百萬級光譜通道,而如果真的到了百萬級別,那可真就「恐怖如斯」了,可能是以下的情況…


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,分別對應數十個波長通道和數百個波長通道,隨著通道數量的增多,光譜在手機上的應用難以估量。這或許就是華為未來的佈局。

目前高光譜成像和超光譜成像主要應用於農業、環境、地質、食品檢測甚至文物鑑定等領域,簡單來說,就是用來看農藥殘留、環境汙染、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。
而如果後續被華為運用到了手機上,就可以用來測農藥殘留、檢測紙巾熒光劑;檢視皮膚狀態;提前發現皮膚暗沉、色斑等問題;識別各種材質,比如可以看出來超市裡的蘋果有沒有暗傷,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,識別能力直接飛起。

以上功能並非臆想,而是已經經過了實踐,極具發展前景。就在11月7號,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,自主研製了國際首款百通道、百萬畫素高光譜即時成像器件,工作波段覆蓋了可見光和近紅外超寬波段(400-1700nm),引數為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並不遙遠,相信技術的迭代,能讓這些功能快點與我們相見。

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,由華為牽頭,邁入嶄新的光譜成像時代。

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