苹果新专利曝光：相机传感器动态范围逼近人眼水平

7 月 2 日报道，苹果正在研发一种全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。这一表现不仅超过了 arri alexa 35 专业电影摄影机，还接近人眼的平均动态范围水平。

根据 Y.M.Cinema Magazine 报道的一项名为“具有高动态范围和低噪声的堆叠像素图像传感器”的苹果专利，该公司计划开发一款具备超高动态范围的新一代图像传感器，其性能足以媲美当前的专业电影摄像设备。专利中提到的堆叠式传感器设计，可实现最高 20 档的动态范围，这意味着在同一画面中，能够同时记录从最亮到最暗的光线细节，对比度达到惊人的 1,048,576:1。

动态范围是衡量相机捕捉光线能力的重要参数，单位为“档（stop）”，每一档代表光线强度翻倍或减半。例如，20 档动态范围意味着在一张图像中，相机可以同时呈现亮度差异超过百万比一的区域，而不会出现曝光过度或不足的问题。

目前 iPhone 16 Pro Max 的传感器尚未公布官方动态范围数值，但参考 CineD 对 iPhone 15 Pro Max 24mm 镜头的测试数据，在 ISO 55 下其动态范围约为 12 档，ISO 1200 时可达 13.4 档。人类眼睛的瞬时动态范围通常在 10 到 14 档之间，通过瞳孔调节和视网膜适应，可扩展至 20 至 30 档。

这项专利所描述的图像传感器采用双层结构：

• 感光芯片：利用光电二极管与定制模拟电路来捕获光线。
• 逻辑芯片：用于处理图像数据，并集成降噪功能。

虽然这种堆叠式结构并非苹果首创，索尼也曾在其产品中应用类似技术，但苹果的专利引入了两项独特创新：

1. LOFIC 技术（横向溢流积分电容）：每个像素可根据场景亮度存储三种不同电荷水平，从而扩展动态范围。

2. 实时降噪机制：每个像素配备电流记忆电路，能实时检测并抵消热噪声，无需依赖后期处理即可去除噪点。此外，苹果采用了三晶体管（3T）像素架构，相较于更复杂且易产生噪声的四晶体管（4T）结构更具优势。

通过将感光元件与处理芯片堆叠结合，苹果为每个像素加入了独立快门，并在图像输出前完成降噪处理。这不仅显著提升了动态范围，也大幅降低了图像噪声。

若该技术最终投入量产，苹果不仅能在智能手机影像领域领先对手，甚至可能在某些关键指标上超越索尼、佳能或 RED 等专业相机厂商。结合神经引擎与软硬件深度整合的优势，未来苹果有望推出更高性能的影像系统，甚至打造真正意义上的专业级相机。

Y.M.Cinema 杂志推测，如果该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：

• 手机拍摄出电影级别的 HDR 视频；
• 在各种光照条件下实现实时无噪视频录制；
• 在轻薄设备中实现高达 20 档动态范围的专业成像效果。

不过，尽管这项技术令人期待，但它目前仍停留在专利阶段。苹果过去申请过大量未能量产的技术专利，因此短期内未必能看到其实际应用。