华为P20 Pro的幕后小英雄：颜色传感器或将走向普及！

毫无疑问，手机的拍照功能已经成为了用户越来越关注的焦点，同时也成为了众多智能手机厂商比拼功力的关键所在。2018年智能手机行业在拍照方面迎来了一个新变革，那就是从后置双摄向后置三摄时代的演进。今年3月发布的华为P20 Pro就率先采用了后置的徕卡三摄，拍照性能再度提升到了一个新的高度。

根据华为公布的数据显示，华为P20系列上市之后仅2.5个月就卖出了600万台，相比前代的P10系列，全球销量同比增长81%。而华为P20系列热销的关键，一方面在于其出色的硬件配置，而更为关键的则是其出众的拍摄效果。

根据知名相机评侧机构DxOMark Mobile的评测结果显示，华为P20 Pro在拍照性能评分上远超越苹果iPhone X，以109分的高分排名第一，相比排名第二的HTC U12+也高出了5分之多。各大专业摄影网站也对华为P20 Pro给出了极高评价，也有不少手机评测机构在对比中表示华为P20 Pro已经超越了iPhone X的拍摄体验。

那么，实际拍照的效果有多大的差距呢？对此芯智讯拿iPhone X与华为P20 Pro分别针对近景、远景、变焦等场景下的拍摄效果进行了简单的对比：

▲iPhone X与华为P20 Pro近景拍摄效果对比

▲iPhone X与华为P20 Pro远景拍摄效果对比

▲iPhone X与华为P20 Pro变焦拍摄效果对比

从上面的对比效果来看，华为P20 Pro在色彩表现力、细节表现等方面显然要更胜一筹。

解析华为P20 Pro拍摄效果出众的秘密

那么为何华为P20 Pro的拍摄效果能够做到这么好呢？

首先是硬件强大。华为P20 Pro的后置三徕卡镜头包括一颗4000万像素的主摄像头、一颗2000万像素的黑白摄像头、一颗800万像素的长焦镜头，分别采用f/1.8+f/1.6+f/2.4大光圈。

其中，4000万像素的主摄像头采用了与索尼联合研发的 1/1.7 英寸的IMX600传感器，单像素大小最高可达2微米，已经非常接近相机CMOS标准。它比 iPhone X 上 1/2.9 英寸传感器以及三星 Galaxy S9 的 1/2.55 英寸的传感器还要更大一些，其 ISO 最高能达到 102400。

同时，华为P20 Pro也是目前唯一一款达到1/1.7英寸类型图像传感器的手机产品。传感器尺寸的增加，意味着单像素的捕捉光线能力更强，同样环境下，可以拍摄出亮度更高、噪点更少、更清晰的照片。

同时，后置的三颗摄像头在硬件层面上还具备了 OIS 光学防抖功能。并且华为还为其配备了激光对焦，使得对焦更加的快速和精准。

当然，拍摄最终效果不仅取决于以上这些与摄像头密切相关的硬件，同时也要看光圈、感光度、快门、色温、曝光补偿等能力。从实际拍摄来看，光线好的情况下，主要差别在于白平衡，暗部噪点等。要做好这一点，还需要颜色传感器（Color Sensor）的帮助。

而华为P20 Pro就配备了两颗颜色传感器，使得拍摄时可以更精准的调节白平衡，比如可以让人像面部更自然，色彩复现更加准确，画面效果更加的生动。

芯智讯经过对华为P20 Pro拆解发现，华为P20 Pro后置三摄的下方，也就是在闪光灯的旁边的那颗颜色传感器是由艾迈斯半导体（ams）提供的，具体型号为TCS3430。

据了解，ams的这颗颜色传感器TC3430最初是专为iPhone X定制的。而资料也显示，TCS3430比iPhone 6S或7中的环境光传感器多出约4倍的光电二极管，并且传感部分采用圆形布局，大大提高了对于环境光的感测能力。

另外，在华为P20 Pro的前置摄像头的旁边也配备了一颗颜色传感器，这颗传感器同样也是由ams供应的，型号为TMD3725。

手机中的颜色传感器到底有什么用？

颜色传感器在终端设备中起着极其重要的作用，比如色彩监视器的校准装置；彩色打印机和绘图仪；涂料、纺织品和化妆品制造，以及医疗方面的应用，如血液诊断、尿样分析和牙齿整形等。色彩传感器系统的复杂性在很大程度上取决于其用于确定色彩的波长谱带或信号通道的数量。除了应用在手机中，目前也有客户把RGB颜色传感器用于照明产品的色温检测评估，根据传感器读出的室内光线的色温值实现照明颜色的调节。还有一些智能洗衣机搭载颜色传感器，当进行衣物洗涤时，颜色传感器通过检测机内水的反射光RGB值，可大致判断衣物的掉色程度或者脏的程度。

相对来说，XYZ传感器在手机和平板电脑上的应用潜力大，例如可以检测室内的灯是荧光灯、LED灯还是卤素灯，以进行合理的调光。此外，还能检测苹果、牛奶等，还可以用于网购，例如衣服色彩的精细辨别、装修材料色彩的选择等，还可用于投影仪。

白平衡英文名称为White Balance。物体颜色会因投射光线颜色产生改变，在不同光线的场合下拍摄出的照片会有不同的色温。例如以钨丝灯(电灯泡)照明的环境拍出的照片可能偏黄，一般来说，CCD没有办法像人眼一样会自动修正光线的改变。

有白平衡矫正和没有白平衡矫正的对比

以往屏幕色彩管理大都采用RGB颜色传感器， RGB并不是从人眼真实的色彩感觉出发，而是通过红绿蓝三色调和出的各种颜色，来“欺骗”人眼和大脑，对真实色彩的还原度误差在10~15%之间。XYZ是人眼标准反应曲线的模型，同时也展现了视网膜的长、中、短感光锥细胞对于光的光谱功率分布反应。虽然红、绿、蓝被视为可视光谱的代表，但它与实际的RGB颜色分布并不符合。

▲XYZ感测技术可实现如同人眼般的色彩感知

据了解，目前能够提供颜色传感器的供应商也有不少，不过大多数都只能检测红、绿、蓝（RGB）和红外线，做不到XYZ的检测。

比如罗姆的BH1749 NUC，目前这颗IC也被应用到液晶背光电视、手机和平板电脑中。光宝(Lite On) 381色温传感器，在儿童教学玩具中可以用于检测颜色的显示，用于环境中色温的自动调节照片，据了解目前也有不少厂商采用。

而华为P20 Pro所采用的ams的这颗颜色传感器TC3430就是基于XYZ感测技术。数据显示，传统的RGB传感器达到三通道15%-20%的精度误差，这也是为何以往很多用户吐槽手机自动颜色调节体验不好。而最新的XYZ颜色传感器可以精确到1%～5%的精度，提供的颜色测量可精准匹配人眼对可视光谱的反应。

根据资料显示，TCS3430创新地采用了X、Y、Z通道以及两个红外(IR)通道。两个红外通道用于推断光源类型；Y通道为可见光光谱中的绿光部分提供照度测量。这款传感器的架构使得其能感应很宽的光谱，结合扩散片（diffuser），6通道传感器芯片能感测紫外光、红光、绿光、蓝光、近红外1（NIR1）和近红外2（NIR2）。这使得智能手机可利用该传感器感知环境的相关色温（CCT）水平，进而调整显示颜色和亮度。因此TCS3430可同时用作环境光传感器与颜色传感器，甚至可以帮助手机摄像头的ISP来改善白平衡。同时针对不同的拍摄场景，通过AI自动识别，可以有针对性的对拍摄图像进行优化。

▲paper like技术，在不同的光源条件下显示出不同的光照效果

在今年上海举办的慕尼黑电子展上，ams就展示了这颗传感器。这颗传感器的优劣直接影响到手机显示的真实效果，出色的颜色传感器可以还物品真实的颜色，使智能手机拥有纸张般的显示效果（paper like）。该传感器还可以用来帮助智能手机相机传感器的环境光的颜色检测，以增强和改善图像白平衡，以提供更逼真和充满活力的图像。

除了在后置摄像头采用颜色传感器TCS3430，华为P20 Pro的前置摄像头附近还用了一颗颜色传感器TMD3725，这颗传感器主要用来调节屏幕的亮度和色温，结合ams自有的paper like技术，可以在不同的光源条件下显示出不同的光照效果。而且还颗通过反射二极管能量的光电二极管检测来对对象进行监测，比如识别人脸远离时可实现自动灭屏的功能。

值得一提的是，除了华为P20 Pro之外，华为P20也同样配备了这两颗传感器。另外据芯智讯了解，华为即将推出的Mate20系列也或将继续配备颜色传感器。

总的来说，颜色传感器在摄像头领域的应用刚刚开始，未来还有很大的想象空间。事实上，目前在后置摄像头采用颜色传感器来调节白平衡的厂商并不多，其中很重要的一点是场景算法非常难做。另外，由于摄像头和颜色传感器的白平衡需要复杂的系统来进行平衡，因此需要引入AI自动识别，对场景进行识别。这些都需要传感器厂商和手机厂商一起来对摄像头进行配合调试。据芯智讯了解，除了华为目前成立了专门的摄像头研发部门，小米也成立了摄像部门，在对白平衡颜色传感器进行研究。

虽然说目前能够提供颜色传感器的供应商也有不少，但相对来说，ams的优势在于奥地利总部拥有自己的颜色传感器制造工厂，良率和效率管控都做得非常好，并且已经获得了苹果、华为等一线厂商的采用。据了解，一颗颜色传感器成本不过几毛钱，但是对于用户体验却会带来不小的提升，而且应用前景很多。相信随着国内手机消费者对手机拍照需求的提升，相信颜色传感器将很快在中高端机型中得到普及。

作者：芯智讯-季牧/浪客剑

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