【導(dǎo)讀】隨著社交媒體成為日常，一張照片的色彩是否“真實(shí)”，已不再僅僅是技術(shù)參數(shù)，而是直接影響情感表達(dá)與視覺(jué)體驗(yàn)的核心。然而，盡管手機(jī)攝影在分辨率上突飛猛進(jìn)，其在復(fù)雜光照下保持色彩一致性的難題卻始終困擾著用戶，尤其是在人像拍攝與特定背景中，色彩失真往往讓瞬間的美好大打折扣。
為何色彩一致性對(duì)智能手機(jī)用戶至關(guān)重要
直至2007年蘋果公司推出iPhone?產(chǎn)品后，數(shù)碼相機(jī)才真正成為消費(fèi)者隨身標(biāo)配。攝像頭迅速晉升為智能手機(jī)的“殺手級(jí)應(yīng)用”。隨后Instagram、Tiktok等圖像應(yīng)用相繼興起，攝影領(lǐng)域的變革就此展開。
得益于現(xiàn)代手機(jī)處理器的強(qiáng)大算法性能，攝像頭在多數(shù)室內(nèi)外場(chǎng)景中可輸出接近專業(yè)級(jí)的成像效果。但超高分辨率和卓越色彩靈敏度反而凸顯了攝像頭的操作缺陷。手機(jī)用戶日益注意到其中一個(gè)明顯缺陷：在特定場(chǎng)景中難以保持色彩一致性。
白點(diǎn)基準(zhǔn)失效時(shí)的影響
手機(jī)用戶對(duì)人像照片的色彩失準(zhǔn)尤為敏感，因膚色與衣物色彩中的不一致性極易被察覺(jué)。
用戶始終追求圖像呈現(xiàn)'真實(shí)色彩'。在優(yōu)質(zhì)顯示屏上，物體色彩應(yīng)符合人眼自然視覺(jué)感知。然而某些照明條件會(huì)導(dǎo)致色彩畸變。例如黃昏時(shí)段白色會(huì)呈現(xiàn)非自然的金色調(diào)，而在典型辦公室LED照明下同種色彩則偏藍(lán)。
為此，智能手機(jī)攝像頭采用名為自動(dòng)白平衡（AWB）的色彩校正流程，旨在使場(chǎng)景平均色彩呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)自然光（即日光）下的中性狀態(tài)。AWB需建立白點(diǎn)基準(zhǔn)，通常通過(guò)識(shí)別場(chǎng)景中的白色物體或采用“灰度世界算法”實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的AWB技術(shù)已開始應(yīng)用。
左圖為智能手機(jī)攝像頭受純色背景干擾的典型情況。右側(cè)圖像由搭載光譜傳感器的攝像頭拍攝，通過(guò)自動(dòng)白平衡技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)色彩校正，花朵呈現(xiàn)自然色調(diào)。
然而在特定場(chǎng)景中，攝像頭采用的色偏估計(jì)算法可能失效，導(dǎo)致AWB功能執(zhí)行錯(cuò)誤色彩校正，生成失真色彩。這種現(xiàn)象在以單色調(diào)藍(lán)/棕/紫/粉為背景的場(chǎng)景中尤為明顯。
獨(dú)特光譜特征檢測(cè)技術(shù)
艾邁斯歐司朗推出的先進(jìn)光譜傳感器硬件，可為智能手機(jī)攝像頭提供關(guān)鍵光照信息，顯著提升白平衡精度。
每種光源都有其獨(dú)特的'光譜特征'：例如冷白光LED燈的光譜功率分布（SPD）曲線與暖白光LED或明亮太陽(yáng)光的截然不同。
不同光源的SPD曲線呈現(xiàn)顯著差異特征
光譜傳感器可精準(zhǔn)捕捉這些光譜特征，使攝像頭能夠精準(zhǔn)識(shí)別光源類型并應(yīng)用對(duì)應(yīng)白平衡方案。同時(shí)，光譜傳感器還能對(duì)拍攝場(chǎng)景的色彩值進(jìn)行高精度測(cè)量。
當(dāng)攝像頭識(shí)別光源類型后，即可應(yīng)用針對(duì)該光源優(yōu)化的校正方案。系統(tǒng)無(wú)需依賴白點(diǎn)基準(zhǔn)，亦無(wú)需提取場(chǎng)景物體的任何信息，僅需獲取光源的光譜特征或其對(duì)應(yīng)色坐標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)。攝像頭隨后調(diào)用預(yù)編程的光源特性數(shù)據(jù)，對(duì)場(chǎng)景中所有色彩實(shí)施精準(zhǔn)校正。
除白平衡優(yōu)化外，光源光譜信息還有助于攝像頭計(jì)算出更精確的色彩轉(zhuǎn)換矩陣（CCM），并提升鏡頭陰影校正精度。這兩項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成圖像處理流程的核心環(huán)節(jié)。
此類光譜測(cè)量技術(shù)長(zhǎng)期僅限專業(yè)領(lǐng)域使用：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室光譜儀成本高達(dá)數(shù)千美元。艾邁斯歐司朗開發(fā)的芯片級(jí)光譜傳感技術(shù)，使智能手機(jī)制造商可在攝像頭中將光譜傳感器與圖像傳感器協(xié)同集成，兼具技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)成本可控優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)將光譜分割為多達(dá)八個(gè)通道，攝像頭的光譜傳感器可精準(zhǔn)檢測(cè)冷白光LED在450nm附近的特征藍(lán)峰，或暖白光LED在650nm處的典型紅峰。該技術(shù)使攝像頭能夠識(shí)別任何常用光源的獨(dú)特光譜特征，從而應(yīng)用匹配的色彩校正參數(shù)。
實(shí)現(xiàn)效果如何？即使在干擾現(xiàn)有攝像頭白點(diǎn)判斷的復(fù)雜場(chǎng)景中，仍能始終輸出色彩精準(zhǔn)的圖像。
解決自動(dòng)白平衡（AWB）問(wèn)題將為智能手機(jī)制造商帶來(lái)巨大收益：國(guó)際權(quán)威評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)DXOMARK發(fā)布的測(cè)試結(jié)果 （色彩恒常性與攝像頭性能對(duì)智能手機(jī)進(jìn)行分級(jí)排名）表明，消費(fèi)者強(qiáng)烈傾向于選擇具備卓越圖像質(zhì)量與色彩一致性的機(jī)型。
艾邁斯歐司朗的光譜傳感技術(shù)同時(shí)為攝像頭AWB功能與顯示管理提供雙重支持：光源識(shí)別技術(shù)可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)色彩管理，使攝像頭捕獲的真實(shí)色彩在顯示屏端無(wú)損還原，從而實(shí)現(xiàn)“屏到屏色彩一致性”。
實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的色彩一致性，是智能手機(jī)影像技術(shù)邁向“所見即所得”的關(guān)鍵一步。通過(guò)引入能夠識(shí)別光源光譜特征的先進(jìn)傳感技術(shù)，手機(jī)不再盲目猜測(cè)環(huán)境光色，而是精準(zhǔn)校正色彩，即便在極具挑戰(zhàn)的場(chǎng)景中也能還原真實(shí)。這不僅解決了長(zhǎng)期困擾用戶的白平衡偏差問(wèn)題，更通過(guò)端到端的色彩管理，確保了從拍攝到顯示的完美一致，為用戶帶來(lái)前所未有的真實(shí)感與沉浸感，重新定義了移動(dòng)影像的可能性。
