”余数相机“让照片不再过曝

华而朴实

人类黑科技中心之一、MIT麻省理工学院最近设计出一款“余数相机”，号称永不过曝，让人们在任何光照对比度的环境下拍出高质量的照片。

受限于传感器动态范围，当相机遇到大光照比场景时，照片要么看上去亮处一片死白，要么暗处一片死黑。一般来说欠曝比过曝容易处理得多，后期用软件加曝光就能救回来，但过曝细节就很难再拉回来了。按照传统做法，可以连续拍摄三张不同曝光值的照片然后合成HDR，但缺点也显而易见，不适合拍摄包含运动元素的场景

余数相机可以一次性搞定这些问题，而它的秘诀就在于可以像水桶一样“倒”掉过曝数据，保留真正有效数据。如果把相机进光量按0-9进行分级，0为最暗，9最亮，然后我们可以假设有这样一组19像素的线形传感器，进光量分布为“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0”。然而传感器动态范围上限只有5（满载电荷），所以相机最终记录到的数据是“0、1、2、3、4、5、5、5、5、5、5、5、5、5、4、3、2、1、0”，也就是说超出传感器动态范围上限的数据全部被无用的“5”填满，留下一片死白。


传统相机拍摄的过曝照片

经余数处理的照片

经计算还原得到的照片

余数相机巧妙的地方就在于每次过曝都会“倒掉”（重置电荷），只留下曝光余数。所以余数相机记录到的数据是“1、2、3、4、5、1、2、3、4、3、2、1、5、4、3、2、1”，这样留在照片里的数据就都是有效的了。重置的同时，相机还能记录“倒”了几次，最后借助反向计算还原数据就能得到高动态范围照片。

余数相机会率先应用于医疗和工业领域，比如机器视觉、无人汽车等等，落实到普通消费者手中可能还要再等一段时间。不过MIT给相机、手机厂商提供了一很好解决过曝、动态范围的思路，有能力的厂商没准很快就会做出试制品来。