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？

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。

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

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。

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。

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。

应该说，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。

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。

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旗舰机型中得到普及。

作者：芯智讯-季牧/浪客剑