1，Quad Bayer 排列 如上圖所示，Quad Bayer 排列這個(gè)名字實(shí)際上是CIS廠商的營(yíng)銷術(shù)語，因?yàn)槠浠诘倪€是 Bayer 排列，只不過每個(gè)顏色的濾鏡皆覆蓋了四個(gè)像素。 那為何要“多此一舉”呢？剛開始的時(shí)候，是因?yàn)橄袼爻叽缣V鏡工藝跟不上，只能采用這種“曲線救國”的方式，順帶還能在營(yíng)銷環(huán)節(jié)大肆吹噓一波。 后面隨著“卷大底”潮流的盛行，這種情況就不復(fù)存在了，但其依然沒被淘汰——可見是有“真本事”的。下面就詳細(xì)講一下，其轉(zhuǎn)為高像素模式的工作原理。  首先，Quad Bayer 排列要進(jìn)行PD補(bǔ)償和壞點(diǎn)補(bǔ)償。然后由于所覆蓋的子像素位置不同，導(dǎo)致感光能力有一定差別，所以就需要引入 Crosstalk 環(huán)節(jié)進(jìn)行校準(zhǔn)補(bǔ)償。 具體來說就是將全圖分成多個(gè) ROI 方塊，然后計(jì)算各像素通道的能量并確定其補(bǔ)償數(shù)據(jù)，最終使用這些校準(zhǔn)數(shù)據(jù)從而讓原本不均勻狀態(tài)的能量分布變得更為平衡。 落到實(shí)處的效果就是，Crosstalk 校準(zhǔn)補(bǔ)償可以去除由于信號(hào)差別造成的格子、鋸齒狀等色塊干擾——這種干擾現(xiàn)象在拍攝單一色塊時(shí)尤為明顯。  經(jīng)過這些補(bǔ)償操作后，就正式開始進(jìn)入 Remosaic 環(huán)節(jié)了，這個(gè)過程也分為三步。 第一步：利用插值算法，將 Quad Bayer Raw 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三組RGB數(shù)據(jù)。 第二步：再用將RGB Image轉(zhuǎn)Bayer的算法，將其分解為三組Bayer Raw Image。 第三步：將三組數(shù)據(jù)合為正常的 Bayer 排列，并送到ISP進(jìn)行“去馬賽克”處理。  熟悉“去馬賽克”算法的朋友，看到這個(gè) Remosaic 環(huán)節(jié)估計(jì)會(huì)很熟悉，畢竟有些步驟是一樣的。當(dāng)然，這只是最基礎(chǔ)的一套 Remosaic 算法。 后面隨著 Quad Bayer 技術(shù)的發(fā)展，索尼還研究出了其它更先進(jìn)的轉(zhuǎn)換排列算法，另外大法一直都將算法庫集成于CIS上，從而實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)的 Remosaic 轉(zhuǎn)換（當(dāng)年三星的GM1就因?yàn)椴痪邆溥@個(gè)硬件級(jí)功能鬧出過笑話）。 至于其先天缺點(diǎn)——采樣空間精度下降的問題，則是往后CIS廠商需要繼續(xù)努力的方向。此外與其相關(guān)的還有一種名為“3-HDR”之技術(shù)，這個(gè)留待下期講 HDR 技術(shù)的時(shí)候一塊說。 2，全像素全向?qū)?/h2> 關(guān)于 Quad Bayer 的優(yōu)點(diǎn)，剛才只講到了一個(gè)“3-HDR”技術(shù)，但實(shí)際上接下來要說的這兩個(gè)超牛對(duì)焦技術(shù)也與其有關(guān)。 全像素全向?qū)挂嗝麨椤?×2 OCL”相位對(duì)焦，顧名思義就是一片微透鏡覆蓋了四個(gè)像素，結(jié)合 Quad Bayer 排列，那就相當(dāng)于一片微透鏡覆蓋了一種顏色的濾鏡。 既然一片微透鏡能覆蓋四個(gè)像素，那么這四個(gè)像素不僅可以分割成左右來檢測(cè)相位差，還支持上下以及斜向的全方向?qū)?，這就是所謂的“米字”對(duì)焦。  上一篇談到雙核對(duì)焦兩大缺點(diǎn)的時(shí)候，只說了一個(gè)，而其另一個(gè)大缺點(diǎn)就是對(duì)缺少圖案變化的拍攝物體不太敏感。 這就好像傳統(tǒng)單反上的“一字對(duì)焦點(diǎn)”，只能檢測(cè)豎向紋理。 那要加強(qiáng)對(duì)焦性能該怎么辦呢？首先就是增加橫向紋理的對(duì)焦能力，組成“十字”對(duì)焦點(diǎn)陣列。  而最終的解決方案就是“米字”對(duì)焦陣列，實(shí)現(xiàn)全方向的立體對(duì)焦，這便是全像素全向?qū)沟恼Q生背景。 同時(shí)在暗光環(huán)境下，還可以利用“像素四合一”模式大幅增加進(jìn)光量，故其暗光對(duì)焦性能亦無憂。 既然這個(gè)對(duì)焦技術(shù)這么牛，三星自然不會(huì)錯(cuò)過，只不過其改了個(gè)名字——Super QPD。  不過，這樣的結(jié)構(gòu)有個(gè)很大的缺點(diǎn)。 由于一個(gè)微透鏡下有四個(gè)像素，這樣在 Crosstalk 校準(zhǔn)補(bǔ)償環(huán)節(jié)就會(huì)造成互調(diào)失真（很多光線浪費(fèi)在了四個(gè)像素的交接中心處）。 于是索尼便展示了一下嫻熟的半導(dǎo)體工藝技術(shù)，將微透鏡稍稍位移了一下（OCLs Shift）。 這樣就不會(huì)有大量入射光線往沒有感光能力的區(qū)域跑了，而是在微透鏡的作用下順利進(jìn)到每個(gè)子像素中。不過，還有一個(gè)問題沒解決。  由于每種顏色的光線其波長(zhǎng)不一樣，這樣在每個(gè)微透鏡下面的四個(gè)像素中，由于沒有阻隔便會(huì)造成光串?dāng)_，這同樣會(huì)給 Crosstalk 環(huán)節(jié)造成麻煩。 沒關(guān)系，針對(duì)這個(gè)情況，大法還是有辦法。 其直接將四個(gè)像素用 DTI 技術(shù)隔離開來——這樣就完美解決了所遇到的各種問題，順帶還增強(qiáng)了暗光對(duì)焦性能（下圖所示）。  3，全像素八核對(duì)焦全像素全向?qū)箍雌饋砗孟褚呀?jīng)無敵了，實(shí)則不然，因?yàn)橄辔恍畔⒌木壒仕詴?huì)損失小部分畫質(zhì)。也就是說這個(gè)技術(shù)，最適合的就是高像素?cái)?shù)量、小像素尺寸的中型傳感器。 如果既要維持高像素?cái)?shù)量，又要上大型傳感器（意味著像素尺寸增大），且不想讓畫質(zhì)損失增大的話，那該怎么辦呢？這時(shí)候就該輪到全像素八核對(duì)焦登場(chǎng)了。 全像素八核對(duì)焦是 Quad Bayer 排列與全像素雙核對(duì)焦結(jié)合的技術(shù)，每個(gè)像素?fù)碛?個(gè)PD，那么四個(gè)像素總共就是擁有8個(gè)PD，所以其英文名就是很直白的“Octa PD”。  按照索尼官方的說法，這個(gè)對(duì)焦技術(shù)最大的特點(diǎn)就是在進(jìn)行HDR拍攝時(shí)，長(zhǎng)曝光、中曝光和短曝光的所有像素皆能獲取相位差。 這是3-HDR技術(shù)加雙核對(duì)焦的效果，可以不受目標(biāo)物亮度的影響，要知道全像素全向?qū)苟甲霾坏竭@點(diǎn)！另外和全像素全向?qū)挂粯?，都享受到?Quad Bayer 排列的高感光性能。 也就是說，這個(gè)技術(shù)的原理雖然簡(jiǎn)單，但效果非常牛；和全像素全向?qū)怪畢^(qū)別就是適用的傳感器不同，并沒有嚴(yán)格的優(yōu)劣之分。 此外，從開頭的 Quad Bayer 排列轉(zhuǎn) Bayer 排列之工作過程可以看出，全像素全向?qū)购腿袼匕撕藢?duì)焦的性能并不會(huì)受到像素轉(zhuǎn)換過程的影響。 所以在這兩個(gè)對(duì)焦技術(shù)的使用過程中，并不存在“默認(rèn)合成模式”和“高像素模式”的對(duì)焦性能差異。 實(shí)際上三星的傳感器也有全像素八核對(duì)焦，只不過其綠色子像素的光電二極管是斜切劃分，并以此獲得全向?qū)沟哪芰汀癉ual Pixel Pro”的名字。 總結(jié)：經(jīng)過上期和這期的努力，主流對(duì)焦技術(shù)終于講完了，這里就將兩篇的所有對(duì)焦技術(shù)都總結(jié)一下，上期詳見《從反差式對(duì)焦到索尼雙核對(duì)焦技術(shù)——手機(jī)CMOS傳感器知識(shí)（三）》。 反差對(duì)焦——可以精準(zhǔn)找到對(duì)比度最高的對(duì)焦點(diǎn)并自動(dòng)對(duì)焦，技術(shù)既簡(jiǎn)單成本又低，缺點(diǎn)是耗時(shí)過長(zhǎng)。 相位對(duì)焦——能夠根據(jù)相位差信息計(jì)算出對(duì)焦點(diǎn)從而快速對(duì)焦，缺點(diǎn)是掩蔽式像素有損畫質(zhì)，至于暗光對(duì)焦性能差的缺點(diǎn)則可通過激光對(duì)焦或者 TOF 對(duì)焦彌補(bǔ)。 全像素雙核對(duì)焦（Dual PD）——通過像素內(nèi)的雙PD獨(dú)立獲得相位差從而讓全像素參與成像與對(duì)焦，缺點(diǎn)一為要求像素尺寸要比較大，缺點(diǎn)二則是缺失了橫向紋理檢測(cè)能力。 “2×1 OCL”雙核對(duì)焦——通過部分不參與成像之共享微透鏡的雙像素獲得優(yōu)秀相位對(duì)焦能力，這個(gè)技術(shù)是針對(duì) Dual PD 之缺點(diǎn)一而設(shè)計(jì)的，但其自身的缺點(diǎn)與相位對(duì)焦類似。 全像素全向?qū)梗?×2 OCL）——通過 Quad Bayer 排列與共享微透鏡之四像素的結(jié)合獲得高感光性能和全向?qū)鼓芰?，從而解決了 Dual PD 的缺點(diǎn)二，代表型號(hào)為IMX766。 全像素八核對(duì)焦（Octa PD）——通過 Quad Bayer 排列與 Dual PD 之結(jié)合獲得高感光性能和超牛HDR對(duì)焦性能，既避開了 Dual PD 的缺點(diǎn)一又削弱了缺點(diǎn)二，代表型號(hào)為IMX989。 由此可見，Quad Bayer 排列的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，所以才會(huì)一直存在至今，并在CIS廠商持續(xù)優(yōu)化之下成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)。同時(shí)，全像素全向?qū)购腿袼匕撕藢?duì)焦亦因此脫穎而出。
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