本篇文章要解决的问题是:为什么国产手机的像素已经达到了几千万像素,而索尼、苹果等手机还停留在一千多万像素?
 
说到底,像素的高低并不比决定性作用,还是要以具体的成像效果为准。手机像素再高,调教不到位,一切都只是徒劳的。目前为止的苹果、索尼包括三星,像素基本上还都是 1200 万像素。
 
高像素方面,Android 阵容已经干到了 4800 万像素;三星 S10 系列,主镜头为 1600 万像素,副镜头还是双摄 1200 万像素;苹果这边,iPhone XS 系列还是 IMX363 的传感器,也只有 1200 万像素。原因为何,先来一组实测对比。
 
01 4800 万像素 VS 1200 万像素
我们选择了三款评测机型,第一款手机搭载 IMX 586 传感器,像素为 4800 万;第二款手机搭载 IMX 363 传感器,像素为 1200 万;第三款为疑似 IMX 363 传感器,1200 万双摄的 iPhone XS 手机,后两者手机的主摄像素值相同。
 
 
 
如上图所示,在暗光环境下拍摄,我们发现 4800 万像素三摄的优势巨大,但 iPhone 确实也不算落后,要知道,第一款手机使用的传感器为 IMX586,在镜头素质方面已经远超其他手机,所以才会带来更好的成像,而苹果只是优化更好,尽管存在差距,但如果按照 iPhone 的优化水平来说,同样的传感器下会不会优化更好呢。
 
 
 
如图所示,可以看到 iPhone XS 凭借着优质的人像模式,还有较为出色的调教,在拍摄近距离微距时,成像效果不属于另外两款机型。
 
这就是调教的重要性,我们不可以忽视硬件的提升,但是想要将一款传感器调教的到位,需要花费很长时间,并且要拥有算法更好的团队。
 
我们再来看一组第一款手机开启“4800 万”模式时的对比。
 
 
可以看到,在 4800 万模式下,第一款手机明显优势于其他两款 1200 万像素的手机,可以说在这个时候,硬件的优势要明显大于软件优化。
 
02 成像效果并非取决于像素 而是感光元件的大小
那到底画质和什么有关呢?几个重要的因素:镜头的材质和结构设计、光圈类型、内部软件图像算法、更重要的也就是本篇要讲的:感光元件的大小。
 
感光元件从字面上看,和光有关系,画质的好坏取决于感光元件捕捉到的光子多少来决定,感光元件越大,可捕捉的光子越多,感光性能越好,能够带来更细腻的画质,分辨率自然就越高。而为什么说像素的多少和画质无关呢?
 
这里可以把感光元件理解为承载像素的一个载体,有一支能写一万个字的笔,拿它写在一张小名片上,很挤,写在一张 A4 纸上,很宽敞。载体越大,性能也越好。同样,在两张 A4 纸上写字,字写的特别大,写不了多少就写满了,反之字写的很小,会写的特别多,字与字之间相对也十分拥挤。像素也一样,在感光元件面积一定的情况下,像素越高,pixel size(单个像素尺寸)就越小,理论上图像的噪声越大,动态范围幅度更小,并且可能受到弥散圆的影响,即像素之间的互相影响。
 
所以说,重点不只是高像素 还有大底。
 
理论上 Pixel Size(单个像素尺寸)越大成像越好
 
反之,pixel size 越大,图像的噪声和动态范围也就可以控制的更好,而且受弥散圆的影响也更小。苹果此前一直采用 800W 的低像素,很大的原因就是为了保持大 pixel size。
 
再举个例子:一共有一百个人,住在一个 50 平的小草屋里,很挤,住在一个 8000 平的大城堡里,很宽裕,两个房子都可以住得下 100 个人,如果你要从字面上“能住一百个人的房子”是判断不出这个房子的大小的。
 
然后这里底相同的情况下,像素确实越大越好。
 
这也是为什么苹果的 800W 像素比其他 1200W 像素的手机拍照效果要好,500W 像素的单反照样秒杀 1600W 的手机相机,很大的原因就是因为它的房子(感光元件)大,并且它住的人(pixel size)也够大够胖,把房子撑起来了。
 
全画幅感光元件与手机感光元件面积对比
 
现在大部分手机常见的 CMOS 像素尺寸为 1.12 微米,而作为单反相机的 D800 像素尺寸是 4.88 微米,感光元件更是大于手机数倍。
 
像素的尺寸不是固定的,它的排列顺序也不唯一。例如普遍的 RGB 子像素排列、RGBW 技术排列、Pentile 排列等等,这种排列方式的改变也可以提高画面的分辨率和拍照体验,但更重要的还是取决感光元件的大小。
 
像素的几种排列方式:拜尔阵列
 
像素的几种排列方式:quad Bayer
 
感光元件是相机的核心,也是关键的技术,目前主要有两种感光元件:一是 CDD(电荷耦合)元件;另一种是 CMOS(互补金属氧化物导体)器件。虽 CCD 成像更为优异,但只有少数几个厂商例如索尼。松下等掌握这种技术,而且其制造工艺复杂,价格成本昂贵,而 CMOS 的制造成本和功耗要低于 CCD 不少,所以如今的大多数摄像头生产厂商采用的是 CMOS 感光元件,并且它被看作是未来的成像器件,手机上的传感器也全部属于 CMOS 感光元件。
 
得知了影响画质的因素,再来了解索尼 IMX 传感器孰强孰弱一目了然,虽然结构上的升级可以在对焦速度、噪点控制、以及色彩表现上略有升级,但是其关键因素还是要比较 CMOS 尺寸的大小。
 
03 像素的顶峰——6400 万像素手机快来了
在国人的认知里面,其实对于镜头参数还是比较敏感的。因此,国产手机喜欢堆积参数,当然,堆积参数还是有一定作用的,4800 万像素的 1/2 英寸底,就是比 XS 的 1/2.3 寸 1200 万要好。
 
并且,像素的顶峰——6400 万像素手机快来了。
 
realme 在手机影像上以越级抢先之势,近日,官方曝光了全球首张 6400 万像素手机实拍样张,同时宣布将在下半年的机型上搭载 6400 万超清四摄,与用户一起探索手机影像的更多可能。
 
 
从左下角水印可以看出,此张照片乃是由 6400 万 AI 相机拍摄。不过由于后台限制,大家可以自行前往 realme CMO@徐起 Chase 查看。
 
从 realme 公布的信息来看,其采用了三星的 GW1 传感器,再加上升级的 ISOCELL Plus 像素隔离技术,进一步减少像素间的光线干扰,能够在不损失性能的同时将单位像素降到 0.8μm。
 
当然了,即将发布的三星 Galaxy Note 10 也可能搭载 6400 万像素摄像头。据消息称,三星 Galaxy Note10 发布在即,向来在每年上半年发布的 S 系列新机却提前传来了曝光消息,三星将会在 Galaxy S11 更换一颗 6400 万像素的传感器。
 
三星 S11 将采用 6400 万像素的传感器
 
不久前,三星推出了 6400 万像素的 ISOCELL Bright GW1 传感器,不仅支持 ISOCELL Plus 技术以及四像素合成技术,同时在暗光条件下能够拍摄出较清晰的照片,如果曝光消息属实,三星 S11 在拍照上可以说将会有不小的提升。
 
虽然该消息目前真实性尚需确认,如果爆料属实,那么这款三星 S11 将会是众多主打拍照的手机的劲敌。
 
此外,红米这边也有情况。早在 7 月 22 日,红米官方微博就公布过一张 6400 万像素的拍摄样张;7 月 23 日,红米官微宣布,6400 万四摄时代到来,宣传海报中写着:“See you soon。”
 
 
毫无疑问的说,6400 万像素是未来的趋势,更是 2019 年下半年极其亮眼的一项影像黑科技。
 
04 总结
手机拍照素质的提升,主要通过两个方面,第一是硬件配置的升级,第二是软件调教,不管升级两者的哪一个,结果都能够获得不错的成像质量,区别在于实现的方式。因此有些人说,苹果的利润要比国产手机更高,就是这个道理,毕竟 iPhone 对于软件优化有着强依赖性,因此削弱了硬件的成本。
 
所以说不管是苹果三星也好,还是国产手机也罢,两者的成像素质都是不错的,只不过一者主要靠硬件升级,另一者靠软件算法优化罢了。