华为超级夜景夜视仪（首次解读华为手机）
华为超级夜景夜视仪（首次解读华为手机）他利用镀有碘化银的金属板在暗箱里进行曝光，然后以水银蒸汽进行显影，再以普通食盐定影，得到金属光泽的正像，不仅十分清晰，还可以永久保存。但由于曝光大约需要20到30分钟，早期摄影多拍摄静物、风光、人像等等。当时拍摄人像，跟绘画对象的模特一样，被拍摄者需要坐在安装有头部支撑架的特制座椅上，以便一直保持同一个姿势。达盖尔在研究照相技术时，无意中把一把银匙放在用碘处理过的金属板上，过了一会儿，达盖尔发现这把银匙的影子居然印到了板上。于是他专门磨制金属板，并在上面涂了碘，用镜头进行拍摄，果然拍下了薄薄的影子。RYYB被称为超感光技术SuperSensing，就是超级感光的意思。感光技术，简单理解就是“保存”光的技术。通过拍摄对象反射的光，记录物体的影像，这就是感光的作用，相当于人眼的视网膜。世界上最早的感光技术，由法国画家达盖尔发现。
摄影，是再造自然的伟大科学和艺术。
自从P30发布以后，华为手机就被网友们新封了一个称号——夜视仪。
而从P30到Mate 30，华为孜孜不倦地把极限暗光下再造自然的魅力发挥得淋漓尽致。
今天，我们就聊聊华为Mate 30/P30“夜视仪”的秘密武器——RYYB。
01 银盐感光RYYB被称为超感光技术SuperSensing，就是超级感光的意思。
感光技术，简单理解就是“保存”光的技术。通过拍摄对象反射的光，记录物体的影像，这就是感光的作用，相当于人眼的视网膜。
世界上最早的感光技术，由法国画家达盖尔发现。
达盖尔在研究照相技术时，无意中把一把银匙放在用碘处理过的金属板上，过了一会儿，达盖尔发现这把银匙的影子居然印到了板上。于是他专门磨制金属板，并在上面涂了碘，用镜头进行拍摄，果然拍下了薄薄的影子。
他利用镀有碘化银的金属板在暗箱里进行曝光，然后以水银蒸汽进行显影，再以普通食盐定影，得到金属光泽的正像，不仅十分清晰，还可以永久保存。但由于曝光大约需要20到30分钟，早期摄影多拍摄静物、风光、人像等等。当时拍摄人像，跟绘画对象的模特一样，被拍摄者需要坐在安装有头部支撑架的特制座椅上，以便一直保持同一个姿势。
后来，人们在用作感光物质的碘化银里加入溴化银，大大地减少了所需的曝光时间。
为推广摄影技术，达盖尔的技术由法国政府买单，作为“免费午餐”馈赠给全世界。这就是1839年公诸于世的“达盖尔银版照相法”，距今刚好180年。这就是感光元件的鼻祖！它让人类在人眼之外，第一次能够真正“保存”光。
在“达盖尔银版照相法”发明之后，人们不断改善感光技术，感光的效率越来越高。1884年，一个美国年轻人开创了一家公司，发明了胶卷，摄影真正走向了大众。8年后，借鉴于此前上市的一款相机的名字，这家公司改名为“柯达”。
胶卷的发明，让摄影更便捷、更便宜。但直到20世纪初，胶卷都是黑白的。
如何保留住光的色彩呢？
02 RGB与CMYK：色彩搬运工首先研制出彩色底片技术的，是法国的卢米埃兄弟。
19世纪末20世纪初，法国奥古斯特·卢米埃尔和路易·卢米埃兄弟在含有网屏的感光板上，一面涂上全色黑白摄影乳剂（对各色光都能感光），另一面涂上橙色、绿色和蓝色的马铃薯淀粉微粒。在照相机拍摄和正像显影中，淀粉颗粒被保留了下来。显影之后，通过这个淀粉彩色滤镜，黑白正像就会呈现出全彩色的透明正像效果。
卢米埃尔兄弟发明的彩色摄影，保持了30年的技术优势。
在前人的基础上，1935年，柯达公司推出了革命性的彩色胶卷，赛璐珞片基上依次涂着对红、绿、蓝敏感的三层乳胶，总厚度还不及传统黑白片的乳胶层。摄影行业开始变得万紫千红。
柯达彩色胶片拍摄的照片《阿富汗女孩》，这张照片登上了美国国家地理杂志1985年6月刊的封面，随后成为了经典。
彩色胶卷是如何记录色彩的呢？要了解这个问题，我们必须先讲讲三基色原理，即加色法RGB和减色法CMYK。
光照射在物体表面，部分光被物体反射到人眼，被视网膜上的光敏细胞所捕捉。光敏细胞感知到红光、绿光与蓝光三种颜色，并将光信号转换成脉冲，通过视神经信号在人脑中形成完整的物体形状和色彩。这是人眼捕获色彩的完整过程。
红、绿、蓝三种基色相互独立，任何一种基色都不能由其它两种颜色合成。除三种基色之外，自然界中的绝大部分彩色，都可以由三基色按一定比例混合得到；反之，任意一种彩色均可被分解为三种基色。
这就是RGB加色法（additive color model）。
今天，加色法RGB被广泛地运用于电视机、显示器、手机等自发光的物体上，通过红绿蓝的叠加来显示五颜六色。
减色法CMYK，实际上是加色法RGB的“互补“版本，被广泛地用于被动发光的物体上。
除了光源，我们看到的自然界的一切物体，其实都是没有颜色信息的。我们在光的照射下看到的物体颜色，其实是物体对色光的吸收和反射的结果。例如，我们所见的“绿色”苹果，只不过是红光和蓝光被苹果吸收，没有被反射到我们眼睛中而已。
根据RGB加色法原理：
一束红光，一束绿光，相交部分将是黄色；
一束红光，一束蓝光，相交部分将是品红；
一束绿光，一束蓝光，相交部分将是青色；
三束等强度红、绿、蓝光，相交部分将是白色。
所以反过来，可以这样理解：
黄色物体 = 红光 绿光的反射，蓝色光被物体吸收
品红物体 = 红光 蓝光的反射，绿色光被物体吸收
青色物体 = 蓝光 绿光的反射，红色光被物体吸收
问题来了，既然黄色会吸收蓝光，品色会吸收绿光，青色会吸收红光，那我把这三种物体混在一起，是不是红、绿、蓝，三种色都被吸收了？
是！黑了！
也就是说：
黄色墨水，青色墨水，混和一起出现了绿色
黄色墨水，品红墨水，混和一起出现了红色
青色墨水，品红墨水，混和一起出现了蓝色
青、品、黄三色倒在一起，混合出现了黑色
青品黄，这就是印刷三原色，也成为CMY减色法（subtractive color model）。
我们打开彩色喷墨打印机，可以看到青（C）、品（M）、黄（Y）正是油墨的三个基本色。那么，青、品、黄三色等量叠加可以产生黑，而且用这三种颜料不同配比，也可以混合出自然界绝大部分颜色。
由于自然界提炼的青品黄不是特别的纯，通过青品黄的等量混合并不能产生彻底的黑，而是一种深褐色，所以人们机智地添加了纯正的黑色颜料。在需要印黑的部位，不喷青、品、黄，只喷黑颜色。这样，人们就得到了青（Cyan）、品（Magenta）、黄（Yellow）、黑（blacK）的组合。黑色为了避免和Blue混淆，取black最后一个字母K代表黑色（为了更好理解，上图打印机直接写成BK） 于是CMYK模型便诞生了。
所以，RGB与CMYK色彩模型可以更加通俗的称为：RGB光与CMYK墨。
另外，值得一提的是，由于RGB色域和CMYK色域差异比较大，所以手机拍摄的照片在打印机上打印出来总是存在一定的偏色。
电脑设计的广告海报如果需要批量印刷，最好一开始就采用CMYK模式进行设计。
彩色胶卷，正是使用了CMY的减色法。
彩色胶卷的感光片为多层结构。其中有三层感光乳剂特别重要，即：
1）感绿层
2）感红层
3）感蓝层
这三层里面都是涂有银盐（卤化银）的染料。光线照下来，卤化银发生变化了，变化的这一部分同时被染上颜色：
感绿层只能感光绿色，含有品色成色剂，经曝光后品色染料形成品色单色影像；
感红层只能感光红色，含有青色成色剂，经曝光后青色染料形成青色单色影像；
感蓝层只能感光蓝色，含有黄色成色剂，经曝光后黄色染料形成黄色单色影像；
在后面的冲洗步骤，会把那些银盐全部洗去，只留下颜料！在冲洗照片的过程中，这三个单色影像层叠合成彩色照片。
银盐感光 CMY颜料，这就是彩色胶卷的秘密。
03 RGGB：去马赛克的艺术伟大的转折，发生在1969年。
美国贝尔实验室乔治·史密斯（George Smith）和威拉德·博伊尔（Willard Boyle）发明了CCD器件的原型。当时发明CCD的目的是改进存储技术，元件本身也被当作单纯的存储器使用。随后人们认识到，CCD可以用来拍摄并存储图象。
胶卷成就了摄影的化学时代，CCD/CMOS感光元件则开启了摄影的数码时代。
1975年，柯达应用电子研究中心工程师史蒂芬·沙森开发出了世界上第一台数码相机。
这台数码相机使用磁带作为存储介质，拥有最高1万像素的CCD黑白感光元件，拍完一张照片，写入数据的时间就长达23秒。拍好以后需要把磁带拿下来，拿到播放设备上才能够显示照片。
柯达公司认为数码相机的发展会严重威胁到公司赖以维生的底片事业，所以停止了研发，后面的故事大家都知道了。
随着数码相机的发展，更省电的CMOS感光元件被发明。这就是今天手机里使用的图像传感器。
大家所说的“底大一级压死人”，指的就是CMOS的物理尺寸更大，可以获得更多进光量。这个“底”（sensor size），分割出像素点（pixel）。总像素数，就是我们常说的XXX万像素，它决定了拍摄照片的清晰度。图像传感器“底”的大小 ÷ 总像素数，就是每个像素的尺寸（pixel size，一般按μm计），直接决定了每个像素点的进光量和噪点。
胶卷是通过在银盐中增加颜料来捕获色彩，那么CCD/CMOS感光元件又是怎么捕获颜色的呢？实际上CCD/CMOS通过光电转换也只能保存光的强度，无法保存光的颜色。
于是人们想到，能不能在每个像素点上增加红、绿、蓝3个滤镜呢？这样根据RGB加色法，不就可以通过每个像素通过的红、绿、蓝三种颜色混合，从而计算出这个像素点的颜色了吗？
理想很丰满，现实很骨感。在每个像素点上增加3个滤镜，不仅成本很高而且工艺技术很难，于是人们不得不“另辟蹊径”。
1976年，柯达公司的拜耳发明了RGGB拜耳滤色镜。拜耳在每个像素点上增加一个滤镜，每个滤光点只能通过红、绿、蓝之中的一种颜色。
每个像素点只可能为三种颜色之一：红、绿、蓝，或者什么也没有。为了能够准确还原出原始光线的颜色，不同颜色的滤镜的排列是有规律的：每个绿点的四周，分布着2个红点、2个蓝点、4个绿点。这意味着，整体上，绿点的数量是其他两种颜色点的两倍。这是因为研究显示人眼对绿色最敏感，所以滤光层的绿点最多。
这就是拜耳发明的RGGB颜色滤波器（Bayer Color Filter Array）。
按下快门，光线经过镜头，传感器上的滤镜将光线分解成一个个单色的光，传感器记录每个像素点的光强度数值，这就得到了RAW数据。RAW的灰度值转换成图像，是这样的：
RAW照片只有黑白马赛克，没有完整的图像，惨不忍睹。
这时候，用数学处理的后期工作该上场了。将颜色滤波器捕捉的像素对应点的颜色加上后，是这样的：
第三步，去马赛克（Demosaic），也叫“猜色”。
没错，彩色照片的颜色就是猜出来的。前面提到，每个滤光点周围有“规律”地分布其他颜色的滤光点，那么就有可能结合它们的值，判断出光线本来的颜色。
以黄光为例，它由红光和绿光混合而成。
那么通过颜色滤波器以后，红点和绿点下面的像素都会有值，但是蓝点下面的像素没有值，因此看一个像素周围的颜色分布——有红色和绿色，但是没有蓝色——就可以推测出来这个像素点的本来颜色应该是黄色。
在猜出每个像素的RGB颜色后，后期软件再通过各种增强（包括白平衡矫正、gamma校正，风格曲线、降噪锐化设置等参数），就得出我们想要的照片了。
颜色滤波器（CFA）和去马赛克（Demosaic），是彩色照片的物理和算法基础。目前业界采用的颜色滤波器和去马赛克，基本都是基于拜耳发明的RGGB模型。
从数码相机诞生起，拜耳RGGB模型一直是图像传感器CFA的主流选择，过去四十年间诞生过各种不同排布的CFA，比如CMY，RGBE，CYGM，CYGW，RGBW等等，始终未能撼动拜耳RGGB的地位。
05 RYYB：“夜视仪”的秘密武器华为这个理工男，无论做什么事情都追求搞得明明白白，所以在基础技术上总是孜孜不倦。
华为早在2016年推出第一款徕卡双摄手机之后，就启动了RYYB的预研工作。
Camera的科学家们从黄色太阳镜获得灵感。既然黄色=红色 绿色，那如果把R-GG-B换成R-YY-B，不就相当于R-RGRG-B了吗？这意味着相同镜头和传感器下，进光量多了一半。
经过两年多RYYB算法开发，终于解决了从RYYB还原到RGGB的问题。
RYYB相比RGGB实现40%的进光量提升。这使得P30、Mate 30系列不仅提升了清晰度，还大大提升了夜拍效果，远远超过人眼的范围。目前还没有科学的方法准确计算出人眼的感光度，据摄影师测算，人眼ISO感光度大概在60000左右（这一点众说纷纭，小编取了一个自己晚上眼睛感知比较靠谱的值）。
得益于RYYB颜色滤波器的加持，P30和P30 Pro主摄的ISO感光度分别提升到了204800和409600，不仅远远甩开其他手机一条街，甩开了上一代P20 Pro的102400，甚至某种程度上，超过一般单反相机。
所以，P30一发布，网友们纷纷表示：
同样，最新发布的Mate 30系列也采用了RYYB，ISO感光度同样分别达到204800和409600。
为了更好体现超感光传感器的性能优势，华为采用了AI去马赛克算法，以及全新的色彩和亮度算法，并整合进麒麟ISP图像处理的通路中。同时，AI去马赛克算法能够在单独的NPU上运行加速，有效提升了图像实时处理的运行性能。
值得一提的是，华为在RYYB基础上构筑的“色彩调校算法”跟基于RGGB的调色校准并无二致，特别是徕卡色彩依旧别致。
Mate 30 Pro拍摄
RYYB换掉了数码摄影的底层技术，涉及色彩传感器、算法、芯片等整个色彩处理系统。这也是华为手机摄影甩开别人一条街的关键“断裂性技术”之一。
伟大的是自然，强悍的是人眼。
人们在追求摄影的路上，一直梦想要超越人眼。今天，我们有幸见证在感光度这一个窄窄的点上实现了突破。
或许终有一天，无论是在清晰度上，还是3D成像、测算距离、识别对象、读懂表情、脑机结合……科技都能让“摄影”全方面超越人眼，为我们带来更多的新鲜体验，翻开智慧生活新篇章。
End
菊厂搞机编辑部出品
原创：buynow
编辑：小猪乔治
