还记起那条闹得沸沸扬扬的“裙子”吗？有东谈主说它是蓝玄色的白丝，有东谈主却坚称是白金色。这条裙子在2015年刷爆了各人应酬媒体，连科学家齐被卷入了这场争论。为什么团结张像片，在不同东谈主眼中看到的颜色会绝对不同？

它是蓝黑也曾白金？| Swiked/Tumblr

其实，这种“眼见不为实”的经验，咱们险些天天齐在经验。在餐厅拍了沿路色香诱东谈主的菜品，发到一又友圈却变得漆黑无光；在市场里看中一件翠绿色的上衣，拍照发给闺蜜，她却说：“这不是军绿色吗？”

问题不在你的眼睛，而在手机的“眼睛”——录像头，确切来说，是录像头里感光用的传感器。这不是某个品牌或者某款手机的问题，而是系数手机齐濒临的辛苦。

不外最近，华为在新发布的Mate 70系列手机上带来了一个荒谬的科罚决议—— 一颗被称为“ 红枫原色录像头”的新式录像头。红枫录像头的全名，叫作念“150万像素、9光谱通谈录像头”，分辨率比720P视频略微明晰少量点。这个录像头的旨趣，尽然和 航天遥感卫星是一样的。

伸开剩余90%

天生“色盲”

这样说可能会让你大吃一惊，但其实你的手机录像头，和系数的数码相机一样，天生齐是“色盲”的。它们的感光元件 只可分辨光辉的强弱，绝对无法分辨颜色。

就像咱们眼睛里有无数轻细的感光细胞能感受到光辉一样，手机录像头里也布满了这样的感光元件。当光辉照到这些感光元件上时，它们只会产生一个浅薄的信号——“这里有几许光”。但它们不知谈这些光是红色的、绿色的，也曾蓝色的。这就像一个色盲的东谈主，他能看出亮暗，却分辨不出颜色。

那手机为什么还能拍出彩色的像片呢？这就要提到1974年，柯达公司一位名叫布莱斯·拜耳（Bryce Bayer）的工程师想出的一个绝妙的意见了。

红、绿、蓝三原色不错调配出系数颜色 | Immanuelle

你可能在好意思术课上学过，红、绿、蓝是三原色，它们的组合不错调配出系数的颜色。想让“色盲”的传感器分辨颜色，最容易意想的决议便是用三块传感器，分别记载红、绿、蓝三种颜色，再组合成一幅图像。

但柯达公司说，这不是面前地球东谈主应该有的时刻，造出来了也没东谈主买，太贵。

连柯达也造不起这样贵的诞生 | Giphy

拜耳莫得毁灭。既然三块传感器太贵，那为什么不在一块传感器上作念些著述呢？他盯着桌上的影相用彩色滤光片，一霎顿悟：若是 把这些小小的彩色滤光片，像铺瓷砖一样贴在传感器上，是不是就能让不同位置的感光点分别记载不同的颜色？

灰色的是传感器，彩色的是滤光片 | Wikipedia

就这样，拜耳谋略出了一种像马赛克一样的彩色滤光片阵列：在每四个相邻的感光点上，遮蔽一派红色、两片绿色和一派蓝色的滤光片。

为什么绿色滤光片要用两片？这是因为东谈主眼对绿色最敏锐，多放一些绿色滤光片，能让像片看起来更相宜东谈主眼的嗅觉。

拜耳的札记本，中间的方格便是拜耳阵列 | KAPcooney

这个发明透顶更变了数码影相的历史。今天，险些系数的数码相机和手机录像头齐在用这种决议。它有个郑重的名字，叫 “拜耳阵列”，仅需一块传感器，就能拍出彩色图像。

但这个决议并不完整：每个感光点上只可放一种颜色的滤光片，这就意味着每个位置只可记载一种颜色的信息，另外两种颜色的光究竟有多强？谜底是不知谈， 只可靠算法来猜。

这种“猜”的形状在大多量情况下齐能移交曩昔，但在某些场景下就会暴露。荒谬是在单调的纯色布景，或者复杂的光源下，相机就无法猜出“委果的白色”，白均衡变得东倒西歪，像片色准也就更容易跑偏。

这便是为什么有期间咱们会觉奏凯机拍出的像片“色调不真实”。

上图由加滤光片的相机拍摄，下图由手机拍摄。哪个更接近施行？yingliuzhizhuzed， GitHub

Mate 70和 Mate 70 Pro齐选择了拜耳阵列的排布形状。咱们将这种两绿、一蓝、一红的传统陈设形状称为 RGGB。

在Mate 70 Pro+上，录像头则选择了 RYYB的陈设，用黄色替代了绿色。之是以这样作念，是因为黄色滤光片的透光性更好，传感器能收罗到更多的光辉，在暗光环境下拍摄成果更好。

一暗一明，对比流露 | Autel Robotics

不外这也带来了新的挑战：按照红、绿、蓝三原色旨趣，黄光中既包含红光，也包含绿光。固然进光量加多了，但黄色滤光片让红光和绿光齐不错透进传感器，这样就更难揣度物体到底是红是绿，具体又有多红多绿了。

想要准确收复颜色，需要更复杂的时刻。

天下上有几许种颜色？

要科罚这个问题，要害就在于：能不行让相机减少“揣度”，平直准确地 记载更多颜色信息？

这便是华为“红枫原色录像头”要作念的事。

刚才提到红、绿、蓝三原色，在影相和遥感中，称之为“通谈”。手机和相机便是通过这三个“通谈”，蚁集三种不同颜色的信息，用来合成彩色像片的。但哪怕算力再高、算法再先进，若是只可看到这三种颜色，也总会有劲不从心的期间。

最浅薄的科罚决议，是 加多通谈的数目。

阳光透过三棱镜酿成的七色调虹 | Steed 摄

你一定属意过，当阳光透过三棱镜时，会散播成彩虹的七种颜色。本色上，当然界中委果的光，齐不错被剖释成不同的颜色，而那些颜色毫不是红橙黄绿蓝靛紫那么领域分明，而是握续收敛蚁集变化的。这些蚁集变化的颜色，科学家称之为“光谱”。

通谈数越多，对施行中光辉的收复进度也就越好，像片的色调也会愈加靠近施行。这很好领会，和三原色比起来，七种颜色的组合会更像真实的彩虹，对吧？

颜色越多，越像确凿 | EPSON， Britannica

红枫原色录像头的通谈数目为9个。也便是说，在它的不同的感光点上，遮蔽了9种不同的滤光片，因此 它能“看见”9种不同的颜色，用来拟合真实的光辉。

另一种9通谈的多光谱传感器，相同有9种滤光片 | 昊量光电

若是用一位画家的调色盘来打譬如的话，传统手机录像头只消红黄蓝3种形式，而红枫原色录像头则是一个有9种颜色的调色盘。形式越多，调配出的颜色就越准确，画出来的画也就越真实。

官网先容“150万多光谱通谈”，断句不解，不太科学 | 华为

红枫原色录像头的像素数只消150万，这在今天看来照实不高，只略强于iPhone 5s的前置录像头，但它的职责不是拍照，而是 像一位“颜色总监”一样，引导手机上其他高像素录像头应该如何收复色调。

天降导演组，准备开拍 | Giphy

这种责任形状带来了流露的成果。以往手机在复杂光辉下容易拍出偏色的像片，比如晚霞下的像片偏红，阴天拍摄的像片偏蓝。有了这位“颜色总监”，手机就能更准确地判断现场的光辉颜色，从而拍出更接近东谈主眼所见的像片。

上图无红枫录像头，下图有红枫录像头 | 石洲一又 摄

还记起著述来源提到的那条裙子吗？若是拍那张照少顷，有这样一位“颜色总监”赞理调色，大致就不会有那么多争议了。

拍花，拍矿，拍地球……

说到这里，你可能会问：这种时刻和航天遥感卫星有什么关系呢？

当卫星在几百公里的高空拍摄地球时，它需要准确分辨底下的是丛林、农田，也曾城市。这个任务并拦阻易。比如从天际往下看，一派健康的农田和一派受病虫害侵袭的农田可能齐是绿色的，平日相机很难分辨。但在多光谱时当前，健康的农作物和生病的农作物会涌现出绝对不同的“颜色指纹”。通过这种形状，科学家不错实时发现农作物的助长景况，甚而瞻望产量。

红枫录像头的旨趣，和遥感卫星多光谱时刻一脉调换，仅仅它的通谈在可见光限制内切割得愈加淡雅。若是有东谈主真能把一台Mate 70奉上天际，它的红枫原色录像头就能像遥感卫星一样责任，拍下地球9通谈的卫星像片——固然分辨率可能差一些。

信使号探伤工具多光谱拍摄的地球，红色是被象征的植被 | NASA

面前，这颗录像头仅仅影相管线的一部分，咱们还无法平直用它来拍照。假如咱们不错单独调用这颗录像头，说不定能拓展出不少好玩的期骗。

可乐、酱油、醋和红酒也能靠多光谱来鉴识 | 友想特

当今只剩下一个问题：手机有了，什么期间买火箭把它奉上卫星轨谈呢？

参考文件

[1] https://www.imaging-resource.com/news/2012/11/20/bryce-bayer-who-created-bayer-filter-for-digital-cameras-has-died

午夜电影

[2] https://viewsitec.com/infrared-series/hyperspectral-camera/hyperspectral-imaging/

[3] https://www.britannica.com/science/spectrum

作家：深想

剪辑：Steed

封面图来源：Swiked/Tumblr

如有需要请关连sns@guokr.com白丝

发布于：北京市