多光譜成像濾光片:手機(jī)影像革命的“幕后功臣”

2025-03-04 派大星

多光譜成像濾光片:手機(jī)影像革命的“幕后功臣”

(圖片來(lái)源:華為發(fā)布會(huì))

當(dāng)濾光片成為手機(jī)影像的“新戰(zhàn)場(chǎng)”

從華為Mate70系列的“紅楓原色影像”到小米14 Ultra的“AI大模型計(jì)算攝影”,手機(jī)廠商的影像競(jìng)賽已從單純的像素堆砌轉(zhuǎn)向光譜維度的較量。這場(chǎng)革命的核心,正是一塊看似不起眼的元件——多光譜成像濾光片。它不僅是突破傳統(tǒng)RGB色彩局限的“鑰匙”,更在悄然間將手機(jī)攝像頭升級(jí)為“光的解碼器”。

光譜成像分辨率示意圖


來(lái)源:Vines & Zhang Grass Research 2022, 2:1

從“三色”到“多色”:濾光片如何重構(gòu)手機(jī)影像邏輯

傳統(tǒng)手機(jī)依賴RGB三色濾光片,通過(guò)紅、綠、藍(lán)三原色捕捉光線,但這一設(shè)計(jì)存在兩大硬傷:  

1. 光譜信息不足:僅覆蓋可見(jiàn)光中三個(gè)窄波段,丟失大量環(huán)境光特征;  

2. 算法依賴過(guò)重:白平衡、色彩還原需依賴復(fù)雜插值計(jì)算,易導(dǎo)致“色偏”“斷層”。  

彩色濾光片示意圖 

來(lái)源:Sensors 2014, 14, 21626-21659

多光譜成像濾光片的突破性在于:  

濾光片陣列升級(jí):在傳感器上集成6-16種濾光片(如黃、青、品紅、近紅外等),每個(gè)像素對(duì)應(yīng)特定波段;  

光譜數(shù)據(jù)爆發(fā):?jiǎn)未闻臄z即可捕獲連續(xù)光譜信息,為算法提供“原始光數(shù)據(jù)”;  

跨領(lǐng)域技術(shù)遷移:將遙感、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的光譜分析能力濃縮至毫米級(jí)芯片。  


 華為Mate70發(fā)布會(huì)

(圖片來(lái)源:華為發(fā)布會(huì))

案例印證:  

華為“紅楓原色影像”:通過(guò)多光譜濾光片+XD Fusion Pro算法,直接捕捉楓葉從橙紅到絳紅的光譜漸變,避免傳統(tǒng)RGB因波段缺失導(dǎo)致的“色階斷裂”;  

 

手機(jī)廠商的“光譜軍備競(jìng)賽”:案例中的技術(shù)突圍

用戶提供的案例恰恰揭示了多光譜濾光片如何與計(jì)算成像深度耦合,推動(dòng)手機(jī)影像進(jìn)化:  

1. 硬件革新:濾光片陣列的微型化革命

OPPO Find X6系列:搭載“超光影圖像引擎”,通過(guò)多光譜數(shù)據(jù)計(jì)算物體表面光影關(guān)系,其濾光片陣列可區(qū)分金屬反光與織物漫反射的光譜差異,實(shí)現(xiàn)“二維照片還原三維光影”;  

榮耀Magic3系列:采用“全焦段融合”技術(shù),多光譜濾光片幫助不同焦段攝像頭統(tǒng)一色彩科學(xué),避免多攝切換時(shí)的色溫跳變。  


 常規(guī)RGB圖像傳感器

(圖片來(lái)源:華為發(fā)布會(huì))

2. 算法突破:光譜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)計(jì)算攝影

蘋(píng)果Deep Fusion:多光譜信息輔助AI選擇九張連拍中不同波段的最優(yōu)細(xì)節(jié),例如用近紅外數(shù)據(jù)增強(qiáng)暗部噪點(diǎn)控制;  

小米Xiaomi AISP:通過(guò)光譜數(shù)據(jù)訓(xùn)練AI大模型,在逆光場(chǎng)景中區(qū)分陽(yáng)光直射與漫反射光譜特征,動(dòng)態(tài)優(yōu)化HDR合成策略。  


 色溫傳感器

(圖片來(lái)源:華為發(fā)布會(huì))

3. 功能升維:從拍照到感知

健康監(jiān)測(cè):皮膚檢測(cè)功能利用血紅素(吸收綠光)與黑色素(吸收藍(lán)光)的光譜特征差異,用戶自拍即可分析膚質(zhì)(如干燥、敏感);  

AIGC賦能:口紅虛擬試色通過(guò)多光譜還原真實(shí)光澤度,避免RGB因缺失特定波長(zhǎng)導(dǎo)致的“熒光色失真”。


 多光譜色溫傳感器

(圖片來(lái)源:華為發(fā)布會(huì))

產(chǎn)業(yè)啟示:為什么這些案例值得深挖?

用戶列舉的案例揭示了多光譜濾光片的三大產(chǎn)業(yè)價(jià)值:  

1. 技術(shù)壁壘構(gòu)建:華為、蘋(píng)果等頭部廠商通過(guò)“濾光片+自研算法”形成差異化護(hù)城河;  

2. 成本下降路徑:小米、榮耀推動(dòng)多光譜技術(shù)向中端機(jī)型滲透,加速市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)張(廣發(fā)證券預(yù)測(cè)5-10億美元市場(chǎng));  

3. 生態(tài)擴(kuò)展可能:OPPO、vivo探索光譜數(shù)據(jù)與AR、健康監(jiān)測(cè)的聯(lián)動(dòng),打開(kāi)手機(jī)功能創(chuàng)新天花板。  


 多光譜傳感器

(圖片來(lái)源:華為發(fā)布會(huì))

挑戰(zhàn)與反思:狂歡背后的冷思考

盡管案例令人振奮,但多光譜濾光片的普及仍面臨現(xiàn)實(shí)阻礙:  

算力饑渴癥:小米AISP需調(diào)用NPU+ISP+GPU協(xié)同處理光譜數(shù)據(jù),對(duì)中低端芯片形成壓力;  

場(chǎng)景適配難題:華為“原色引擎”在極端低光下仍需妥協(xié)于濾光片透光率,光譜優(yōu)勢(shì)被弱化;  

消費(fèi)者認(rèn)知鴻溝:多數(shù)用戶仍以“像素高低”評(píng)判影像能力,光譜技術(shù)價(jià)值教育成本高。  


 紅楓原色影像圖像傳感器示意圖

(圖片來(lái)源:華為終端視頻號(hào))

濾光片背后的“升維戰(zhàn)爭(zhēng)”

回應(yīng)用戶的案例清單,我們看到:多光譜成像濾光片已不再是實(shí)驗(yàn)室里的“黑科技”,而是手機(jī)廠商爭(zhēng)奪影像話語(yǔ)權(quán)的戰(zhàn)略高地。當(dāng)華為用紅楓原色詮釋秋日光譜,當(dāng)小米借AI大模型解構(gòu)光線本質(zhì),這場(chǎng)關(guān)于“光”的戰(zhàn)爭(zhēng)早已超越色彩還原本身——它正在重新定義手機(jī)如何理解世界?;蛟S不久的將來(lái),我們?cè)u(píng)價(jià)一臺(tái)手機(jī)的影像實(shí)力,不再問(wèn)“像素多少”,而是問(wèn)“它能讀懂多少種光”。