大多数现代相机(除了基于棱镜的三
传感器结构或来自 Foveon 的每像素三光电管的传感器方案)的嵌入式传感器都在光电二极管阵列前带有一个多色滤镜阵列。常见滤色镜阵列都采用拜尔图形,它的绿色滤镜数目是红色或蓝色的两倍;索尼开发了 RGBE(红/绿/蓝/青绿)Bayer 增强技术,增加了青绿滤镜;还有 CYGM(青/黄/绿/品红)滤镜阵列。除了原始图像的过滤状态,捕捉后的插入为每个像素提供红、绿和蓝色值。那么,为什么不将这些急剧增加的图像传感器原生分辨率分配给每个相应图像像素上的红、绿、蓝过滤后的传感器子像素呢?
你也可以用每张图像多传感器像素技术扩展获得图像的动态范围。今天,希望产生 HDR(大动态范围)图像的摄影师们采取对相同场景欠曝、过曝以及正常曝光拍摄的方法,然后在计算机内用 Adobe Photoshop 或类似程序将它们组合起来。这种方案不仅无法用于运动物体,而且也比较麻烦和耗时。另一种方法是在传感器前放置一个可变中等密度滤镜阵列,或用可变光子集成特性设计传感器的子像素,就可以在相机中实现类似的效果,而只需一次拍摄。
不幸的是,已有 10 多年历史
的 JPEG 格式(仍然统治着静止图像捕捉应用领域)过于老化,妨碍着成像的发展,如 HDR 成像。JPEG 只支持每像素 24 位,或每像素每颜色 8 位的最大动态范围,而更灵活的 JPEG 2000 方案还没有广泛采用。微软的 Windows Vista OS 和该公司最新的成像应用程序都强烈支持它自己源自 Windows Media Video 的 HD Photo 格式,微软希望用这种格式打破 JPEG 在成像创新上的瓶颈。据首席产品经理 Bill Crow 说,HD Photo 的主要属性包括:对典型照片内容的压缩效率是 JPEG 的2×;一个无损压缩选项,通常有2.5×的压缩;在任何压缩比上都显著提高了色彩的保真度,该公司最初的实现是使用 4:4:4 或 4:2:2 的色度采样;多次压缩后几乎看不出处理痕迹;支持很多更高像素格式,包括灰度、CMYK 和 N 通道,并支持每种颜色 8位~32位,整数和固定、浮点格式、HDR 以及广域图像。
Crow 说:“HD Photo 使用了一种双正交重叠变换,并结合先进的平均信息量编码技术,一个高性能的可逆彩色空间转换,以及很多其它创新。其核心转换在功能上等效于 JPEG 中使用的 DCT(分离余弦变换)。HD Photo 的算法更加复杂,支持的创新能显著改进压缩效率,但这种附加处理并不需要复杂的运算或指令。所有的处理都只是简单的整数运算,可以很容易通过并行、流水线实现加速。HD Photo 编、解码是基于宏块上,用最少的内存空间就可以实现渐次的图像编码与解码。对于一个典型的相机编码应用,目标缓冲内存需求是 18 个像素行。”
“由于 HD Photo 的压缩算法要比 JPEG 复杂得多,改进的压缩效率就产生了较小的压缩后码流,从而降低了需要的总处理能力。最重要的是,这种方案减少了变码长度处理的数量,这是整体算法中的一部分,这种算法至少能够加速。”现在有一个完全不需专利金的 DPK(设备移植工具包),用于建立支持 HD Photo 的成像应用。它包括一个码流规范、用于编、解码器的参考 ANSI C 源码,以及应用实例,并且它支持内含少量处理器和内涵大量处理器的架构。微软亦计划提供一个用于苹果 OS X 的 Quicktime 编解码器。
据 TI 公司的 Ferrell 说:“相机的功能正在开始正常化。我们不会看到很多‘新’功能出现在相机上,而主要是现有功能的改进,如改进响应时间,以及系统中已集成的先进特性的更快处理。”虽然 Ferrell 的预言可能在广义上是准确的,但也有很多相机功能彻底转换的实例,试图吸引现有 DSC 拥有者升级自己的相机,以及吸引首次购买者。
对供应商来说,CES 是一个展示自己最新图像捕捉思路的良机。新产品包括 GoPro 针对极限运动爱好者的 Digital Hero 3,它捆在用户的手腕上,可以拍摄 300万像素的照片,或摄录 54 分钟的 30 帧/秒有声录像。4.5盎司重的机子有 100 英尺深的防水功能,制造商建议的零售价为 139.99 美元。Kodak 在 2005 年 CES 上展示了它的 400万像素 EasyShare-One。它带有一个 Wi-Fi 收发器,可以用无线方式向你的 PC 发送电子邮件、打印和上传照片,或直接接入 Kodak 的在线存储服务。各家供应商的相机现在都有蓝牙连接功能,用于打印和传输照片,成为传统有线 USB 链接的补充。UWB(超宽带)硅片供应商也正关注着相同应用作为未来机会。三星公司的 700万像素 VLUU i70 具有 HDSPA(高速下行链路分组接入)蜂窝数据连接能力,并能收发短信。三洋公司的 Xacti HD2 是混合式高清
数码相机/摄像机,它嵌入了一个可以直接连接显示器的 HDMI(高清多媒体接口)发射机。理光的 800万像素 500SE 与现在的其它相机一样集成了一个 GPS (全球定位系统)模块,用户可以记录拍照时的地点。有些照相手机也模仿这种功能,不过是采用精度较低的蜂窝式发射塔三角定位法。