經(jīng)過近一個月的沉淀醞釀，2022 年下半年的新機(jī)潮也終于要來了！除了小米、realme、紅魔正蓄勢待發(fā)推出新的驍龍 8+ 平臺新機(jī)外，華為也將帶來新的手機(jī)；有傳聞稱，華為 7 月 4 日發(fā)布的 nova 10 系列主攝部分將會有 RYYB 傳感器下放。

近幾年華為的旗艦，還有榮耀的部分機(jī)型里，時常能看到 RYYB 傳感器的身影；而近年來，OPPO、vivo 等廠商也曾使用過一種叫做 RGBW 的圖像傳感器。

▲ APS-C 圖像傳感器（圖源：Joshua Waller）

所以 RYYB 傳感器和 RGBW 傳感器究竟是什么東西？它跟普通的傳感器比，又有什么優(yōu)劣？—— 這里我們來淺談一下 RYYB 以及 RGBW 這兩類比較特別的圖像傳感器。

RGGB

陣 列

在聊 RYYB 和 RGBW 這兩類傳感器前，先來看看普通的圖像傳感器 —— RGGB 陣列傳感器。

我們可以這樣簡單地理解一張數(shù)碼照片的形成過程 —— 在按下快門的一刻，外界光線會穿過鏡片組聚集、打到圖像傳感器（感光元件）上，將光信號轉(zhuǎn)為像素的形式，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，交由圖像處理器處理成一張數(shù)碼照片。

而前面提到的 RGGB 傳感器中的「RGGB 陣列」，其實就是一種覆蓋在圖像傳感器（CMOS）上的一種濾色矩陣。

▲ 較傳統(tǒng)的前照式傳感器與背照式傳感器結(jié)構(gòu)橫截面（圖源：索尼）

傳感器本身其實只能捕捉光線的強(qiáng)度，而無法捕捉到顏色（即波長） —— 因為沒有色彩元素，記錄下的畫面本身其實是黑白，而「濾色陣列」就是協(xié)助傳感器「捕捉」色彩的。借助紅綠藍(lán)三原色的原理，在傳感器上疊加上一層有許多微型紅、綠、藍(lán)濾色器的矩陣，傳感器只需要依據(jù)色彩矩陣記錄下像素的光強(qiáng)即可，而后面的處理器通過三原色的光強(qiáng)就能「拼配」出色彩信息。

我們現(xiàn)在用到的圖像傳感器像素一般用的是 2×2 濾色陣列，一個陣列 4 個格子要如何分配 3 種原色呢？從人眼的角度看，RGB 紅綠藍(lán)中的綠色 G 是最為敏感的，也更容易確定畫面視覺細(xì)節(jié)，因此用一個紅 R、一個藍(lán) B 和兩個綠 G 作一組濾色陣列，因此用上這類濾色矩陣的傳感器被稱作為「RGGB 傳感器」，這構(gòu)想最初由柯達(dá)的員工布萊斯·拜耳（Bryce Bayer）提出，因此也稱為「拜耳排列」，一直沿用、普及至今。

（圖源：徠卡）

而歷史悠久的 RGGB 并不完美，如此設(shè)計使得傳感器的 50% 空間被用作吸收綠光，剩下的藍(lán)光和紅光才平分剩下的 50%，即 25% 藍(lán)色、25% 紅色，然而自然界中絕大多數(shù)場景的光線成分可不是這樣分配的，直接導(dǎo)致整體進(jìn)光量的損失，色彩信息也會有所浪費(fèi) —— 這對手機(jī)相機(jī)的這種小尺寸傳感器來說可不夠友好。

RGBW

陣 列

有了 RGGB 陣列的概念，開頭提到的 RGBW 陣列其實就很容易理解了。

所謂的 RGBW 陣列傳感器，顧名思義就是在 2×2 陣列中將其中一個綠 G 濾色器（一般為第二排）移走，使得這一像素能獲得全域光（白光）的感知能力，因此稱作 RGBW 陣列。

如前面所說的，濾色器的功能是「捕捉色彩」細(xì)節(jié)，但無可避免地會有降低進(jìn)光量的副作用 —— 反過來也成立：去掉了一個濾色器，傳感器能用更多的通光量換來更大的感光，但色彩細(xì)節(jié)的損失是 RGBW 傳感器所付出的代價，色彩普遍寡淡；而另一方面，RGBW 陣列傳感器后端的 ISP 圖像處理器需要重新設(shè)計來應(yīng)付不同于普通 RGB 陣列（包含 RGGB）的成像邏輯，變相地提高了廠商使用 RGBW 的門檻。

柯達(dá)在 2007 年獲得過 RGBW 相關(guān)的專利，2012 年，索尼將 RGBW 陣列帶到自家圖像傳感器產(chǎn)品線中，2015 年華為 P8 相機(jī)用的就是索尼的 RGBW 傳感器 IMX278，同年的OPPO 在 R7 Plus 也用了這一枚 RGBW 傳感器 —— 然而后面的幾年里，RGBW 陣列傳感器未能大規(guī)模地普及。

▲ OPPO Reno7 Pro

然而近兩年，RGBW 陣列傳感器似乎又重新活躍在公眾視野 —— 2021 年，OPPO 再次采用 RGBW 傳感器，但這次是將它放在了 Reno7 系列的前置攝像頭上，首發(fā)索尼 IMX709 傳感器；2020 年 vivo 曾宣布過未來將推出新的 RGBW 陣列傳感器，而終于在今年的 X80 系列用上了這枚索尼 IMX866。除索尼外，那邊廂的三星最近也發(fā)布了首款 RGBW 傳感器 ISOCELL GWB（由傳音 Camon 19 Pro 首發(fā)）。

▲ vivo X80 系列

現(xiàn)在乃至未來或許才是 RGBW 陣列最好的時代，以往 RGBW 的缺點在如今這個重視 AI 計算的時代變得容易解決了，可以拼高像素、用計算攝影彌補(bǔ)色彩等方面的缺陷，它原本的優(yōu)勢反而更好地發(fā)揮出來 —— 未來想必能看到越來愈多的 RGBW 陣列傳感器應(yīng)用。

RYYB

陣 列

跟 RGBW 類似，RYYB 陣列的出現(xiàn)其實也是想彌補(bǔ) RGGB 的采光效率。

▲「RYB 紅黃藍(lán)」與「RGB 紅綠藍(lán)」作以原色的拼色效果

從命名能看出，RYYB 陣列就是在RGGB 陣列的基礎(chǔ)上，將兩枚綠色 G 濾色器改為黃色 Y 濾色器 —— 放棄綠色 G 改為黃色 Y 濾波器的原因其實并不復(fù)雜，就是因為黃色光在綠光和紅光之間，其波峰也介于二者之間，用上黃色 Y 濾色器能「兼并」紅光和綠光，以提高整個傳感器的感光 —— 整體的進(jìn)光量是提起來了，但色彩的「拼配」又成了新的問題，處理不好容易產(chǎn)生明顯色偏，黃色 Y 通道需要結(jié)合紅 R、藍(lán) B 通道與之加減等復(fù)雜的運(yùn)算組合，最終分析出（猜出）具體綠色的成分強(qiáng)度，這就考驗廠商的調(diào)校了。

還有一個問題，在 RYYB 陣列中，兩個黃 Y 濾色器捕獲的光線能量要遠(yuǎn)超于紅 R、藍(lán) B 濾色器，而單個像素可「承載」的能量又是有限的 —— 在一些光線強(qiáng)烈的場景，如果優(yōu)先考慮 R、B 的「可承載量」，那么 Y 就可能會「溢出」，形成過曝；如果優(yōu)先滿足 Y 的承載量，那么 R、B 通道就可能欠曝光，最終導(dǎo)致大光比環(huán)境下寬容度不夠高。

華為第一款搭載 RYYB 傳感器 IMX600 的手機(jī) P30 Pro 其實就出現(xiàn)過類似的現(xiàn)象，有不少用戶反映大光比場景下亮處有可能會過曝而略顯蒼白；后面的機(jī)型里，華為也一直在不斷優(yōu)化相關(guān)校色算法，以及 RYYB 傳感器的表現(xiàn) —— 而今 RYYB 傳感器在華為的手中也基本成熟了。

所以說，世界上并沒有完美的方案，只有最適合當(dāng)下的；RGGB、RYYB、RGBW，甚至是更少見的濾色陣列也一樣，RGGB 雖無疑是如今最成熟的陣列方案，但有它的局限性，而 AI 算力日漸提升的當(dāng)下、計算攝影大時代的浪潮給了它們削弱短板的機(jī)會，曾被嫌棄的 RGBW，甚至是 RYYB 也能順勢成為鳳凰，發(fā)揮它們的優(yōu)勢。