最近一段時間，手機拍照方面有了比較大的進步。在像素上，從最開始的30萬，到後來的1200萬、2400萬，甚至現在的4800萬……目前能實現4800萬像素的攝像頭有索尼的IMX586和三星的GM1，同樣宣稱4800萬像素，兩顆攝像頭有什麼差别？下面從技術層面為大家分析一下。

一、手機拍照的基本原理

我們都知道，對于相機來說最重要的硬件就是感光元件了CMOS/CCD，目前手機采用的感光元件都是CMOS，這裡就不展開講了。

這是一種将光學影像轉換成電子信号的設備，無論是相機還是手機，能拍出數碼相片最大的功臣之一就是感光元件。

同時，顧名思義，感光元件就真的是一個“感光”的元件，它隻對光線的明暗敏感，但是無法感知顔色。

如果我們直接用感光元件來成像，它看起來就像是一團黑影。

這顯然不是我們想要的照片。

1. 關于RGB

如何得到一張彩色的照片呢？這裡就不得不引出RGB的概念了。

三原色光模式（RGB color model），又稱RGB顔色模型或紅綠藍顔色模型，是一種加色模型，将紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue）三原色的色光以不同的比例相加，以産生多種多樣的色光。（且三原色的紅綠藍不可能用其他單色光合成）

數字影像之父Bryce Bayer基于RGB模式，通過在感光元件前加上一個濾鏡的方法終于實現了彩色照片。

如下圖所示，下面這一層灰色的就是感光元件，每個方塊代表一個像素塊。上面這層彩色的就是Bayer濾鏡。

濾鏡上每個小方塊與感光元件的像素塊對應，也就是在每個像素前覆蓋了一個特定的顔色濾鏡。

比如最左邊的的紅色濾鏡塊，隻允許紅色光線投到感光元件上，那麼對應的這個像素塊就隻反映紅色光線的信息。

注意，上圖為示意圖，感光元件上是不會出現彩色的，它隻記錄光線明暗程度。

Bayer濾鏡跨出了照片從黑白到彩色的一大步，但是對于挑剔的人眼來說，每個像素隻有一個顔色是遠遠不夠的，所以還需要後期色彩還原去猜色，最後形成一張完整的彩色照片。

這一整套流程，就叫做Bayer陣列。

2. 關于Bayer陣列

我們通過一張圖來展現Bayer陣列的工作方式：

第一張圖為原始圖像，我們采用帶有Bayer濾鏡的120x80像素傳感器來拍攝。

第二張圖是感光元件輸出的圖像，就像我們在第一部分所說的，感光元件隻能記錄光線明暗程度，所以我們看到的是一張黑白的照片。

第三張圖是通過Bayer濾鏡後輸出的圖像，已經能夠看出花是花、草是草，可是圖像不夠細膩，這樣一張照片來發朋友圈還是遠遠不夠的。

第四張圖就是最終通過色彩還原輸出的圖像了，雖然由于硬件限制，像素過低，不過這已經是一張合格的照片了。

不難看出數碼相機包括手機拍攝照片的大緻流程：

感光元件→Bayer濾鏡→色彩還原

這就是一張照片從按下快門，到我們從屏幕中欣賞到自己作品的流程，也叫作Bayer陣列。

二、IMX586與GM1的對比

首先，希望大家明白一個基礎的概念——像素，然後再來談談文章的主角IMX586。

像素是數碼顯示的基本單位，其實質是一個抽象的取樣，為了通俗表達，我們通常會用方塊來表示。

每一個色塊代表一個像素，而像素越多，圖像的解析度就會越好。

明白了像素的概念以後，我們再來談談IMX586。

1. 索尼IMX586

IMX586是索尼适用于手機的全新堆棧式CMOS感光元件，這顆感光元件有效像素高達4800萬，實現了業界最高水準，手機拍攝的技術參數表也因此再次被改寫。

IMX586最大的特色就是使用Quad Bayer 陣列，不同于經典的Bayer陣列是以2x2共四格分散RGB的方式成像，Quad Bayer陣列擴大到了4x4，并且以2x2的方式将RGB相鄰排列。

在使用搭載IMX586傳感器手機拍照的時候，Quad Bayer陣列會讓每一個像素點就近計算周圍的顔色，并且通過獨立的信号處理變換像素結構，從而實時輸出4800萬像素的高清照片。

換句話說，IMX586的4800萬個感光單元每個都能獨立顯示并且輸出數據。4800萬像素的照片是硬件直出的，無需軟件插值。

通過下圖，我們可以清楚地看到Quad Bayer陣列的特性。

2. 三星GM1

GM1的輸出方式如下圖所示，雖說也将陣列擴大到了4x4，但是和IMX586最大的不同是，每個2x2陣列都隻能識别同樣的顔色，并且隻能一起輸出數據。也就是說，GM1硬件輸出的照片其實跟1200萬傳感器輸出的照片沒有本質區别。

三星官網披露的數據也可以佐證這一點，GM1的規格表中我們可以看到，其分辨率為4000×3000，也就是1200萬像素。

所以，IMX586與GM1的根本差異在于，前者可以通過變換像素結構的方式實現真正的4800萬像素，從而讓照片具有更強的解析力，放大之後也能更加清晰，而這也正是高像素最大的優勢。

GM1的4800萬像素本質上還是1200萬像素。即便手機可以輸出4800萬像素的照片，也更像是通過插值實現的。而IMX586則真正是傳統定義的4800萬像素。

*本文轉自知乎@熊軍民，個别圖片源自開源社區維基百科，侵删

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