文：Owen
一般相機拍攝時，整枚感光元件大多以同一曝光時間工作，遇上高反差場景，往往只能在高光與暗位之間取捨。Nikon 最新曝光的一項感光元件專利，則提出另一種思路：把感光元件劃分成多個像素區域，讓不同區域按入光量採用不同曝光時間，直接在感光元件層面擴闊動態範圍。
▲AI 生成圖片
同一張相，亮暗區域分開曝光
這項專利名為「Image Capturing Element and Image Capturing Apparatus（影像擷取元件及影像擷取裝置）」，當中描述感光元件可被劃分成多個像素區塊。Nikon 其中一個例子以 16 × 16 像素為一組，同一組像素共用相同曝光時間，而其他區塊則可以使用另一組曝光設定。簡單來說，如果拍攝室內人像，而背景剛好有一扇極光的窗，傳統相機需要在人物暗部與窗外高光之間妥協；而 Nikon 的構想則是讓窗戶所在區域縮短曝光，而較暗位置維持較長曝光。這種做法有點像把 HDR 的概念直接搬到感光元件上，而且不是先拍多張再合成，而是在同一個畫面內分區處理。
三層堆疊式結構
為了支援如此龐大的分區曝光運算與數據傳送，專利亦描述一種三層堆疊式感光元件。第一層負責接收光線，第二層放置控制電路及模擬數碼轉換器，把像素訊號轉成數碼資料；第三層則進一步處理影像，包括資料壓縮等工作。這種設計的好處，是部分運算可以下放在感光元件層面完成，不需要將所有原始資料都先送到影像處理器再處理，對高速拍攝、拍片或高解像感光元件來說，這類架構理論上有助提升效率。
動態範圍有望提升
動態範圍一直是高階相機，尤其電影機的重要指標。現時廠商已透過 Dual Gain、不同讀出模式，以及計算式 HDR 等方法提升高光與暗部寬容度，而 Nikon 這項專利則是另一條路：直接改變不同區域的曝光時間。若技術能真正落地，感光元件或許可以更聰明地應付同一畫面內巨大光差，不必完全依賴後期拉回高光或暗部。不過，專利沒有提供實際可以增加多少級動態範圍，因此現階段仍不能把它視為一項已完成的量產技術。
最早可追溯至 2021 年
值得補充的是，這項專利最早可追溯至 2021 年 3 月在日本遞交的原始申請，顯示出 Nikon 研發團隊長期以來對下一代感光元件架構的持續探索。若未來能成功轉化為商業產品，無疑將為攝影與電影工業帶來革命性的變革。
資料來源：YM Cinema
