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【新技术研习社】拜尔的魔咒 Ultra Pixel超像素技术解析

The New HTC One正式发布 HTC要跟三星决一死战

4月24日周永明再次登上舞台,这次他不再讲Quietly brillant(谦和智慧),要Bold(大胆)、Authentic(真实)、Playful(有趣),为中国消费者带来又一款旗舰安卓手机HTC One,与早前上市的Butterfly构成掎角之势,跟那些韩国人决一死战。在HTC语言中Butterfly是一台稳重的旗舰手机,而HTC One则是HTC One先进技术的集成者,不但有Butterfly上的1080P屏幕、88度大光圈前置摄像头、Beats Audio音效,还有金属Unibody机身、两轴光学防抖技术(OIS)、Ultra Pixel超像素技术。

【新技研】拜尔的魔咒 Ultra Pixle超像素技术解析
HTC One

相机中寻Ultra Pixel

金属Unibody机身在苹果初代Macbook Air中首次使用、久经考验,光学防抖技术也经由Nokia Lumia920验证,低光照拍摄、视频拍摄时相当实用,因此在这些先进技术中最受争议的莫过于Ultra Pixel超像素技术。从像素尺寸上看,Ultra Pixel超像素技术是一反在传感器尺寸不变下把像素做小的方式,而是在传感器尺寸不变下把像素做大,让获得单个像素获得更多的光子,进而改善手机摄像头成像画质,尤其是低光照环境下。Ultra Pixel超像素无疑是HTC在智能手机发展史上首创的做法,但这一做法在数码相机中并不新鲜。

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把时钟拨回2001年2月,尼康发布了新一代旗舰数码单反相机D1H,这是一款面向新闻记者、体育记者的高速单反相机,使用CCD传感器、拥有262万有效像素、最高连拍速度为5FPS、最多可连续拍摄40张JPG(看到如此规格时是否感动泪流满面呢,当年一台旗舰相机居然连当今一台手机都不如)。后来又好事者把D1H CCD表面的低通滤镜拿走,用微距镜头拍摄CCD表面的像素,发现D1H CCD的拜尔阵列有点不同。

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D1H的微距照片,尼康把四个像素合一使用

CCD、CMOS是两种常用光学传感器,它们能将光子转换为电信号,进而记录图像,但它们只能记录光子的强弱、没法获知光子的色彩(波长)。为了记录了彩色图像,Bryce Bayer(布莱思·拜尔)发明了一个后来称为拜尔阵列的彩色滤镜阵列。拜尔阵列最基本单位是1红2绿1蓝滤镜的2×2方格阵列,每个滤镜与CCD、CMOS上的像素一一对应,在像素数量不低于一万时,可以通过一套复杂的算法猜出图像色彩。由于四个像素才能获得一个完整的RGB信息,因此每个像素实际只有25%蓝色/红色信息以及50%绿色信息,其他信息只能通过插值获得。

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拜尔阵列

可见拜尔阵列是一种光子利用率很低彩色获取手段,每一个像素都会浪费两种原色光子,为了增加每个像素获得光子的数量,最简单的方法是增加每个像素的面积,尼康D1H正是这样做。D1H将1080万像素的CCD传感器的4个像素合成1个大像素,进而提高感光表现。HTC One的Ultra Pixel超像素技术与D1H殊路同归,不过比后者更为激进。

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HTC One

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