3、RAW图基础：Bayer阵列格式与存储
好，咱们今天聊聊RAW图。很多刚入行的朋友觉得RAW就是个原始数据，没啥好讲的。其实不然。我做了这么多年ISP调试，可以说，对RAW图的理解深度，直接决定了你调出来的图像质量上限。
说白了，RAW图就是传感器直接输出的“毛坯房”。它没经过任何装修，保留了最原始的感光信息。你想想看，后面所有的ISP处理——去噪、插值、白平衡、色彩校正——全都是在RAW图上打地基。地基没打好，后面再怎么折腾也白搭。
3.1 Bayer阵列格式
先说说Bayer阵列。这是最经典的彩色传感器结构。每个像素只能感知光的强度，不能感知颜色。那怎么得到彩色图像呢？答案就是在像素上覆盖滤色片。
最常见的格式是RGGB。也就是一个2x2的单元里，有1个红色像素、2个绿色像素、1个蓝色像素。为什么绿色多一个？因为人眼对绿色最敏感。这个设计很巧妙，对吧？
RGGB 2x2单元示意：
R G
G B每个像素只记录一种颜色的亮度值。后续通过插值算法，才能恢复出每个像素的RGB三通道信息。
除了RGGB，还有RCCB和RYYB。这两种格式我都在项目中遇到过。
- RCCB：把两个绿色像素换成了两个透明像素（Clear）。透明像素不滤色，能接收更多光线。好处是暗光下灵敏度高，坏处是色彩容易偏。我记得有一次调一个RCCB的模组，暗光下噪点确实少，但颜色怎么调都偏紫。后来发现是透明通道的串扰没处理好。
- RYYB：把绿色像素换成了黄色像素。黄色能同时透过红光和绿光，所以进光量更大。华为P系列用过这个方案。但Y通道和R、B通道的响应曲线重叠严重，色彩还原难度很大。我曾经调试过RYYB的模组，白平衡算法得专门写一套，不能用常规的灰度世界法。
我的建议：如果你是刚接触ISP，先从RGGB入手。RGGB最成熟，资料最多，调试工具也最完善。RCCB和RYYB虽然性能有优势，但坑也多。等你把RGGB吃透了，再碰这些特殊格式不迟。
3.2 RAW图存储格式
RAW图的数据位深，直接决定了动态范围的上限。常见的位深有10bit、12bit、14bit。
| 位深 | 灰度级数 | 动态范围（理论） | 常见应用 |
|---|---|---|---|
| 10bit | 1024 | 约60dB | 早期手机、低端模组 |
| 12bit | 4096 | 约72dB | 主流手机、安防 |
| 14bit | 16384 | 约84dB | 高端旗舰、单反 |
为什么会这样？位深每增加1bit，灰度级数翻倍。10bit到12bit，从1024级跳到4096级，暗部细节的区分度明显提升。我调试过一款12bit的传感器，在极暗场景下，暗部过渡比10bit的平滑很多，没有那种“断层”感。
但位深不是越高越好。14bit的数据量是12bit的4倍，对带宽和存储都是压力。而且，如果传感器的信噪比本身不够，高位深带来的只是更多的噪声级数，而不是有效信号。
注意：RAW图在存储时，通常不是直接存成16bit或32bit的整数。为了节省空间，很多传感器用packed格式。比如10bit数据，4个像素打包成5个字节。你读RAW文件时，一定要搞清楚存储格式，否则数据解析出来全是乱的。我曾经踩过这个坑，解析出来的图像像马赛克一样，查了半天才发现是字节对齐的问题。
3.3 黑电平与白电平
这两个概念，很多初学者容易搞混。我简单说说。
黑电平，也叫暗电流补偿。传感器在没有光照时，理论上输出应该是0。但实际上，由于热噪声、电路漏电等原因，暗场下会有一定的输出值。这个值就是黑电平。调试时，我们需要把这个值减掉，让真正的黑色对应到0。
举个例子：假设黑电平是64（12bit下），那么传感器输出的64，实际对应的是0。输出100，实际有效值是100-64=36。
白电平，也叫饱和电平。它代表像素能容纳的最大电荷量。当入射光强到一定程度，像素就饱和了，输出不再增加。白电平就是这个饱和值。在12bit下，白电平通常是4095。
黑电平和白电平之间的范围，就是传感器的有效动态范围。我建议你在调试时，先确认这两个值是否准确。方法很简单：盖上镜头盖拍一张全黑图，统计像素均值，那就是黑电平。对着均匀光源拍一张过曝图，看饱和值是多少。
避坑指南：我曾经调试一个模组，发现暗部偏绿。查了半天，原来是黑电平校准不准。不同通道的黑电平可能不一样，RGGB四个通道各有各的暗电流。如果你只用一个全局黑电平去减，那颜色肯定偏。所以，好的ISP会做通道独立的黑电平校正。
嗯，RAW图的基础就这些。看似简单，但每个点都值得深挖。你想想看，Bayer阵列决定了色彩采样的方式，位深决定了量化精度，黑电平和白电平决定了动态范围的起点和终点。这三者共同构成了ISP处理的“原材料”质量。原材料不好，再好的厨师也做不出好菜。