像素偏移

像素偏移 （英語：Pixel Shift，也译作像素位移）是一种辅助提升成像画质的技术，用于数码成像获得更好的色彩分辨率，或生成获得超分辨率图像。 像素偏移具有两种特定的实现，而其对应的原理并不相同。像素与像素之间存在间隙，而传感器无法捕捉这其中的信号，在亚像素（英語：Sub Pixel）范畴内，进行信息采集，用于补充图像，可以使最终获得图像，得到比传感器本身更高的分辨率。而就拜耳传感器结构而言，其固有的限制在于单一亚像素位置只能获得R、G、B其中一种色彩光线的信息，在合成中损失了其他部分；如果复用这些位置，则可以获得较高色彩分辨率的图像，同时也可以抑制摩尔纹。 额外信息的采集，可以通过布置多传感器，或是单一传感器位移后多张拍摄并合成实现；后者通常利用了相机上配置的传感器防抖机构实现，这也是“像素位移”这一名称的由来。 在数码摄影早期，受限于单块传感器像素数限制，通常会采用空间多块图像传感器，逻辑上偏移亚像素单位，以获得画质提升。这类排布与3CCD（英语：3CCD）技术存在交集，故往往一同使用。1995年，由美能达与爱克发联合开发的RD-175即为应用像素偏移式分布的单反相机。 在早期的高清制作中，受限于图像传感器成本或产能，流行的做法是在3CCD结构中，采用单块分辨率为较低的传感器，彼此错开像素，由机内插值合成全高清影像。例如松下的HVX200，使用三片960x540传感器；索尼的HDV采用三片960x1080传感器。 利用单块传感器位移后，进行多帧拍摄合成的技术，则利用了出现在数码相机上的防抖机构，利用移动传感器补偿进行防抖的分支。 首先做出实践的是哈苏，其在2008年推出的H3DII-39 MS上首先推出，MS即代表「Multi-Shot」，这一模式下，会轮换RGB亚像素位置进行拍摄，最终同样生成39MP图像，但具有更好的图像分辨率。2011年的哈苏H4D-200 MS，将这一功能扩展到超分辨率获取，可以以50MP的传感器，移动并拍摄6张，实现200MP输出。 2015年，宾得与奥林巴斯分别在自己的相机产品上配置像素位移功能，代表作分别是K3 II与E-M5 MarkII（英语：Olympus OM-D E-M5 Mark II），各自的实现也分别是更好的色彩分辨率与更高的像素输出。在此之后，索尼、松下以及徕卡公司纷纷在自己的数码相机中加入该功能。 由于应用到防抖组件，也有玩家将该功能戏称作「摇摇乐」。 由于从成像机理上说，现今的显微镜与望远镜也有采用传感器成像，本质上来说是一类特殊用途的数码相机，故也可以应用到像素偏移技术，例如徕卡的DMC6200，而例如奥林巴斯公司，其将应用在自己显微镜上的技术命名为OSR，并设立了专门的介绍页面，号称可以图片光学衍射极限，获得水平清晰度120nm的图像。 除了内置功能，一些爱好者也将应用可能拓展到所有相机。由于手持拍摄时，天然具有轻微的位移，在此条件下拍摄多张，之后以软件进行对齐叠加处理，以获得分辨率收益 。这一应用可能也迅速在手机摄影上得以实施，由于相对受限的传感器及镜头模组配置，以及较为强力的计算处理能力，使得这一领域对于计算摄影相关的提升十分有兴趣，2015年即出现了可以输出4倍分辨率（32MP）的应用Hydra；在2018年，Google在Pixel 3世代手机上配置了单枚后置摄像头，但依然以超分辨率方式，于Google Camera内提供了长焦拍摄功能，称作「Super Res Zoom」，即以此实现，次年，该研究于SIGGRAPH 2019发布。 不同厂商和相机之间，实现不同。宾得偏向于输出等像素高色深的照片，奥林巴斯则一贯致力于输出四倍像素。而机能差异也导致了差别，有的机器，如索尼，无法完成机内处理，需要打包保存在存储卡，等待后续处理；奥林巴斯和松下可以完成机内合成，也保留以电脑后制的可能。 在拍摄题材方面，通常集中限制在静物；但松下公司的S1系列，提供了动体识别，可以在拍摄合成中识别运动物体，而不进行叠加，以免产生虚影。虽然其间使用电子快门，但现今多数拍摄仍不支持闪光灯。 理光GR III机型，其开发阶段披露时间为2018年9月的Photokina，但实际售卖在2019年3月。 富士胶片的GFX100于2019年6月售卖，但像素位移合成功能在2020年11月追加，同时还推出了专属支持程序「Pixel Shift Combiner」。 以Hydra为代表的app可以实现高分辨率输出，通常在8MP的iOS设备上，实现生成32MP图像。 而Google相机在2018年更新，伴随Pixel 3提供了Super Res Shot，弥补了没有配置长焦镜头的缺憾。 不同厂商于不同地区，可能使用不相同的命名，以下为部分命名： John Henshall. MINOLTA RD-175 = AGFA ACTIONCAM. 1996-05 [2020-05-14]. （原始内容存档于2014-01-07） （英语）.  The ProHD Report (PDF). JVC. [2020-05-14]. （原始内容存档 (PDF)于2020-05-14） （英语）.  Hasselblad creates 50MP multi-shot full-color camera. DPReview. 2009-11-19 [2020-05-14]. （原始内容存档于2016-05-17）.  Pixel Shift Camera DMC6200. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-05-14） （英语）.  奥林巴斯的超分辨率技术. 奥林巴斯. [失效連結] Ian Norman. A Practical Guide to Creating Superresolution Photos with Photoshop. Petapixel. 2015-02-21 [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-11-29） （英语）.  Dan Bracaglia, Rishi Sanyal. Here's how to create a super resolution photo with any camera. DPReview. 2018-04-25 [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-11-12）.  Hydra. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-11-11）.  Lars Rehm. Hydra for iOS uses multi-frame techniques for higher resolution and lower noise. 2015-01-30 [2020-05-14]. （原始内容存档于2019-08-29）.  Bartlomiej Wronski. See Better and Further with Super Res Zoom on the Pixel 3. Google AI Blog. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-12-14）.  B. Wronski, I. Garcia-Dorado, M. Ernst, D. Kelly, M. Krainin, C.K. Liang, M. Levoy, and P. Milanfar. Handheld Multi-frame Super-resolution. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-12-09） （英语）.  特長｜新たな表現を切り拓く. Panasonic. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-09-29）.  应用像素位移的相机. 2019-11-08 [2020-05-14]. （原始内容存档于2021-01-11） （中文（简体））.  GR III 特長 [高画質]. Ricoh jp. [2020-07-09]. （原始内容存档于2020-07-09） （日语）.  Fujifilm develops the new “Pixel Shift Multi-Shot” function to capture and generate the world's highest resolution of 400MP images with accurate color reproduction. 2020-11-25 [2020-11-25]. （原始内容存档于2020-11-27） （英语）.  OM-D E-M1 Mark II 产品特点 高画质. 奥林巴斯. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-02-20）.  Chris M Williams. Pentax K-1 Pixel Shift Resolution: Updated Field Test. DPReview. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-11-11） （英语）.  Pixel Shift Multi Shooting. 索尼. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-11-12） （英语）.  ピクセルシフトマルチ撮影. 索尼. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-08-11） （日语）.  像素转换多重拍摄. 索尼 （中文（简体））.  像素偏移多重拍攝. 索尼 （中文（繁體））.  照片拍摄性能. 松下电器. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-01-12） （中文（简体））.  THE NEW LEICA SL2. It's your choice.. Leica. [2020-05-14]. （原始内容存档于2020-10-01）.