苹果新专利曝光：相机传感器动态范围逼近人眼水平

IT之家 7 月 2 日消息，苹果公司正在研究一项新的图像传感器技术，该技术有望实现高达 20 档的动态范围，这一水平不仅超越了 ARRI ALEXA 35 专业电影摄像机，还接近人类眼睛的平均动态范围。

根据 Y.M.Cinema Magazine 发现的苹果一项名为“具有高动态范围和低噪声的堆叠像素图像传感器”的专利，苹果计划开发一款下一代传感器，其动态范围可与当前专业电影摄像机相媲美。该专利详细描述了一种堆叠式传感器设计，能够实现高达 20 档的动态范围，这意味着在同一画面中，传感器可以同时捕捉到从最亮到最暗的光线，对比度高达 1,048,576:1，且不会丢失任何细节。

据IT之家了解，动态范围是衡量相机捕捉光线范围能力的重要指标，以“档（stop）”为单位，每增加一档，光线强度就会翻倍或减半。例如，20 档动态范围意味着相机可以在同一画面中捕捉到从最亮到最暗的光线，对比度高达 1,048,576:1，而不会出现过曝或欠曝的情况。

相比之下，目前 iPhone 16 Pro Max 的传感器尚未公布官方动态范围规格，但根据 CineD 对 iPhone 15 Pro Max 24mm 相机的综合估算，其动态范围在 ISO 55 时约为 12 档，而在 ISO 1200 时，动态范围为 13.4 档。而人眼的瞬时动态范围平均在 10 到 14 档左右，经过瞳孔和视网膜调整后可达 20 到 30 档。

苹果这项专利中的传感器采用了两层结构设计：

• 传感器芯片：通过光电二极管和定制的模拟电路捕捉光线。
• 逻辑芯片：负责处理图像数据，包括内置的降噪功能。

这种堆叠式设计并非行业首创，索尼也采用了类似的技术。但苹果的专利中包含了两项独特的创新：

1. LOFIC 技术：即横向溢流积分电容，允许每个像素根据场景的亮度存储三种不同的电荷水平，从而实现更宽的动态范围。

2. 实时降噪：每个像素都配备了电流记忆电路，能够实时测量并抵消热噪声，无需后期处理即可清除噪声。此外，苹果采用了三晶体管（3T）像素结构，而不是更复杂且更易产生噪声的四晶体管（4T）结构。

通过将传感器堆叠在芯片上，苹果为每个像素添加了一个独立的快门，并在图像离开芯片之前进行降噪处理。这种设计不仅提高了传感器的动态范围，还显著降低了噪声。

如果这项技术能够应用于实际产品，苹果不仅可以在智能手机领域超越竞争对手，甚至可能在某些关键指标上超越索尼、佳能或 RED 等专业相机制造商。结合苹果的神经引擎和其他硬件与软件深度集成的优势，未来苹果有望推出更强大的影像设备，甚至可能开发出真正意义上的专业相机。

Y.M.Cinema 杂志认为，如果这项技术被应用于未来的 iPhone 17 Pro 或 Apple Vision Pro 2，可能会带来以下变革：

• 移动设备上的电影级 HDR：用户可以在智能手机上拍摄具有电影质感的 HDR 视频。
• 实时无噪视频拍摄：在各种光照条件下都能获得高质量的视频。
• 超薄设备中的专业级成像：在极薄的设备中实现高达 20 档动态范围的专业级成像。

尽管这项技术听起来令人兴奋，但专利仅是专利。苹果过去曾注册过许多未能实现的技术专利，因此这项技术可能不会很快面世。