探究索尼新型 RGBW 传感器的 “W”

早前华为曾在发布会宣称 P8 上首发搭载的索尼 IMX278 传感器为 RGBW 新型传感器，这一时之间就有不少人有疑问，这个所谓的 RGBW 传感器是什么意思？具体又有什么作用？对拍摄的帮助又有多少？接下来我们就一起通过具体样张来分析一下。

RGB，红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）这三种不能再分解的基本色，通过不同比例的叠加混合就可以得到一整个缤纷的色彩世界。当光线通过 CMOS 感光元件，CMOS 上面密集排列的每一个 RGB 像素点就会记录下传递过来并能够检测到的现实色彩，然后处理、转化为数字信号存储在设备上，并最终在屏幕上显示出来，这就是一张数码彩色照片诞生的全过程。

而在这过程里面，决定样张色彩的就正是 CMOS 上面以 “RGBG” 相邻排列的像素点。伊士曼·柯达公司的科学家 Bryce Bayer 在研究中得知人眼中对于绿色的物体是最为敏感的，所以就使用 1 红、1 蓝、2 绿的 RGBG 排列方式来模拟人类肉眼看到的色彩，原理是光线通过每个像素点的时候就会被相应色彩的滤光片过滤掉，剩下来对应的就是这部分色彩的强度值，而传感器本身也只能得到色彩的强度数据，然后通过配合 RGB 过滤的色彩强度数据交由处理器还原。但是每个像素点过滤下来的其实就只有一种色彩，而这个像素点邻近的其他色彩就要通过 “猜色” 来确定填充了，也就是利用反马赛克算法进行插值运算才能得到彩色图像，这也是有时候为什么颜色会还原不准确的原因之一。稍微扯远一下，这个色彩的还原过程在拍摄一些高度重复细节的画面的时候，就会出现彩色干扰，也就是常说的摩尔纹。要减轻这个摩尔纹的影响可以使用低通滤镜来模糊细节，使之成为一整个色块，不过这样一来也会相应降低了相机的分辨率，算是个利弊同存的做法。而近年来也有图像公司在推出新的传感器排列方式，例如适马的 X3 和富士的 X - Trans 传感器，不过这些都是后话了，现在还是扯回到拜耳阵列上。

那么所谓的 RGBW 呢？聪明的同学可能已经猜到这个 “W” 就是色彩上的白色（white）了，也就是将之前 1 红、1 蓝、2 绿的 RGBG 排列方式更变为 1 红、1 蓝、1 绿、1 白的 RGBW 排列方式。这么做的好处都有啥？理论上来说，由于直接用白色滤光片取代了其中一个绿色滤光片，而白色滤光片不会再过滤光线，进光量会更多一些，理论上低光下拍摄画面的样张应该会有更佳的亮度。但同样的，也正因为是拿掉了一个绿色滤光片，对于色彩的表现可能会稍微有点变化。

接下来我们可以通过一些样张的表现来大概感受下这种变化，顺便可以试试自己的显示设备和眼睛好不好使。这次参与样张对比的手机型号分别有：OPPO Find7（IMX214）、R7 Plus（IMX278）、小米 Note（IMX214）。为什么选择这三台手机作为对比呢？首先目前来说使用 IMX278 的手机就不多，市面上就只有华为的 P8 和 R7 Plus，刚好手上就有一台 R7 Plus。那么也应该加入同为 OPPO 旗下使用 IMX214 的Find7，然后再加入现在来说比较常见的搭载 IMX214 的小米 Note 做对比，选择这三台手机仅仅是出于市场占有率的因素，并不是代表这几台手机就是 IMX214、IMX278 的最佳机型。

也许会有读者对 IMX278 到底是不是 RGBW 传感器而感到疑惑，这里直接放出两张索尼官方文件，目前就只有 IMX278 是官方标明的 RGBW 传感器，相信已经足够有说服力了。

（以下图片点击右上角的放大镜可以观看原始大图）

我们先来看看 Find7 和 R7 Plus 两样张的对比，先抛开对焦、解析力等方面的对比，咋看之下两者之间的色彩表现几位相近，为了控制相同的曝光，两样张的对焦点和测光点都设置在图中黑色汽车处，两台手机的点测光都比较灵敏，曝光基本也一致。

然后通过 100% 放大，仔细的观察样张的色彩对比，两者对于绿色的表现基本上非常接近，肉眼几乎无法辨别。但是在样张中 R7 Plus 的灰色和红色基本上都有一点点轻微的饱和度降低，而通过观察路灯的背光边缘， IMX278 对于边缘紫光的抑制效果相比起 IMX214 也有了很大的提升。

而在夜景的对比下，R7 Plus 相比起 Find7 的进步就相当大了，两者均为自动模式拍摄，Find7 这张样张应该就是 IMX214 的原始夜拍水平，没有做任何的优化。而 R7 Plus 这张则是明显做了锐化和涂抹噪点处理的，所以这样的夜拍效果其实已经不是 IMX278 的原始效果了。单纯论拍个亮而言，其实 Find7 的高 ISO 让样张整体更亮，细节更多一些，当然这样带来的后果就是彩噪严重。按道理 IMX278 应该出现的更高亮度的夜拍效果也并没有出现，噪点少也是后期涂抹处理的结果，并不代表全是 IMX278 的功劳。

然后在这样的对比基础上，我们再加入小米 Note 的夜拍样张，小米 Note 同样使用 IMX214，但是加入了光学防抖，而且观察样张也能看到小米 Note 对夜拍样张也会进行适当的噪点涂抹处理，不过应该没有再增加细节锐化的处理。这样一看，即使是 IMX214，只要有适当的后期处理也依然能够得到较为优秀的夜景样张。

另外对于色调方面在这两个传感器型号之间也不需要纠结太多，既然绝大部分厂商都会对样张有后期处理，不同厂商之间对于色调的控制也极其不同，例如小米 Note 这样稍微偏暖的调色也会极大的改变了样张色调，又例如突然白平衡失准等等问题都会影响到样张的色彩表现，日常拍摄的过程中也会遇到大大小小的问题，这各方面的也是纠结不来的。

这么看来其实无论你手机里面塞进去的是 IMX214 还是 IMX278，只要厂商对这颗摄像头优化得力，他们的拍摄效果自然也不会差。使用上新的 RGBW 阵列的 IMX278 也并没有传说中的那么神，好的硬件还是得要配合更好的软件才能得到最好的发挥。基本上手机厂商都会根据自己的手机需求对传感器好好的调校一番，同一个感光元件型号，不同的厂商产品甚至同厂商而不同系列的产品，都可能会有不同的色彩表现，不同的样张处理，不同的成像风格。不能单纯的根据硬件型号去判断好坏，好坏与否还是得自己亲自去对比过才能知道。

Reno7背后的故事：OPPO为何要打造IMX709猫眼镜头

影像技术是手机行业的硬功课，最能体现厂商的科技硬实力。在手机市场进入平稳发展期的现在，各家厂商都将产品的影像能力作为主打卖点，各种新技术也是层出不穷。作为OPPO旗下主打影像体验的系列产品，刚刚发布的OPPO Reno7系列同样不例外。

不过与其他厂商在后摄上疯狂堆料不同，Reno7系列另辟蹊径选择从前摄入手，首发了OPPO独家定制的IMX709超感光猫眼镜头。那么OPPO为什么会选择为前摄定制CMOS传感器？这块与索尼共同定制的CMOS传感器又能为OPPO Reno7的影响能力带来哪些提升？下面咱们来一起看看。

01 为前摄定制CMOS“费力不讨好”，OPPO为什么要选择这么做？

手机市场发展至今，在功能方面早已不存在无人注意的角落。但对于前摄来说，各家厂商的做法似乎都很一致，以算法等软件层面的优化为主，哪怕有硬件优化也仅仅局限于补光灯、更大的像素尺寸等等，并没有哪家厂商在传感器硬件上进行深挖。那么是什么原因让OPPO选择定制CMOS传感器这一技术路线呢？这和OPPO对用户需求的长期关注密不可分。

根据OPPO对用户核心需求的深度洞察，长久以来，手机用户在夜间/暗光场景下拍摄照片和视频存在巨大障碍和痛点。而友商采用的纯硬件堆料和纯软件算法两种主流方案，前者难以控制对手机的外观手感等方面的负面影响；后者又是治标不治本，难以从根本上优化成片质量。

同时，作为长期以来深耕影像能力的手机品牌，OPPO从2008年推出的首款“笑脸手机”A103开始，对影像技术的研发和投入力度一直在加强。通过与索尼、三星等供应链合作伙伴深度合作，OPPO多年来积累了丰富的传感器联合开发和深度定制经验，持续站稳手机行业影像技术第一梯队。从2014年初发布的Find7开始，8年间OPPO在不同机型上使用了8款深度定制的CMOS传感器，在传感器底层设计方面累计了丰富经验。

总体来看，正是对用户需求的精确把握和丰富的传感器开发经验，让OPPO有底气在前摄上使用IMX709这样一款深度定制传感器。而通过样张我们也可以看出，有着猫眼镜头加持的Reno7确实能够提供更加优秀的照片。

OPPO Reno7 夜景自拍样张

OPPO Reno7 夜景自拍样张

那么为了实现这样的提升，IMX709又拥有哪些“独门绝技”呢？下面我们来仔细聊聊。

02 同样是定制CMOS，这颗IMX709有何不同？

对于手机影像领域来说，定制CMOS传感器并不是个陌生的词汇，此前也有一些手机品牌在后摄上使用了定制CMOS传感器。但此定制非彼定制，OPPO这次与索尼共同深度定制的IMX709和之前的那些定制CMOS传感器并不相同，其重点就在于新一代RGBW设计与“算法硬化”。

为了优化暗光环境下的成像质量，OPPO对于如何增加进光量已经探索多年。早在2015年5月，搭载上一代RGBW技术的OPPO R7 Plus正式发布。通过优化传统像素排列方式，R7 Plus实现32%的感光度提升，同时降低78%的噪点，大幅提升手机在暗光环境下的成像表现。但上一代RGBW技术在实现了感光性提升的同时，也带来了猜色难、色彩失准等问题。

为了解决这一问题，OPPO影像研发团队创造性地将自研四合一像素聚合技术与RGBW像素排列方式相结合，研发出了全新的RGBW像素排列方式，在每组4个子像素中引入2个W像素，从而让每个像素都能具备R（红）、G（绿）、B（蓝）和W（明度）信号的识别能力。无论何种拍摄环境，W 像素捕捉到的明度信息都能被充分利用，从而大幅提升手机暗光拍摄表现。

在四合一像素聚合技术的基础上，得益于全球领先的22nm制程工艺和DTI像素隔离技术，全新RGBW传感器能够有效解决算力不足、信号串扰导致的偏色和伪色等问题。大幅提升感光性能的同时，带来高画质保证。

同时为了提升算法执行效率、降低运算功耗，OPPO将自研四合一像素聚合等一系列算法写入传感器硬件，形成独具优势的“图像处理单元”。这也是手机行业首次实现自研影像算法“硬化”。OPPO自研图像处理单元运行着包括OPPO自研四合一像素聚合算法、RGBW还原算法等在内的一系列算法，影像处理效率更高，对不同SoC平台的兼容性也更高。

得益于OPPO与索尼的深度合作，这一“图像处理单元”已经封装在全新RGBW传感器——IMX709中。也正是通过这枚CMOS传感器，Reno7系列前置的超感光猫眼镜头能够为用户带来暗光环境下拍摄人像视频时的多项提升和增益。

03 写在最后

OPPO Reno7前摄IMX709猫眼镜头的推出不是偶然，恰恰是OPPO对用户需求的深刻洞察和多年影像技术积累的体现。通过软硬件结合的方式，OPPO Reno7将手机前摄的暗光拍摄能力又向前推进了一步，改善用户在暗光场景下的拍摄体验。同时，OPPO为前摄定制CMOS传感器这一行动相信也能带动行业发展，让用户获得更好的前摄拍照体验。

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