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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。

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。

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。

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。

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。

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。

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