1亿像素的真相



乔布斯曾说,“手机拍照上主打高像素,是手机厂商利用广大消费者对照片成像原理知识漏洞的表现。”


小米发布了一款有1亿像素的概念型手机,没错,1亿像素。而今年的新款iPhone摄像头最高像素还是只有1200万,对比不可谓不强烈。






但我们能据此得出iPhone拍照差的结论吗?像素又真的是决定拍照性能的唯一因素吗?弄清楚这些问题之前,我们先来聊聊像素对于拍照的重要性。


什么是像素?


某百科中对“像素”的描述是这样的:


“像素是指由图像的小方格组成的,这些小方块都有一个明确的位置和被分配的色彩数值,小方格颜色和位置就决定该图像所呈现出来的样子。”


这么说可能有些晦涩难懂,我们可以看看下面这张图:






以一个方格为单位,很明显,左边图像的像素点比右边要少很多,反映到最终成像上,右边图像的清晰度更高,连花瓣上的露水都清晰可见。简而言之,理想状态下,像素越高成像越精细,这也是各大手机厂商争相追逐高像素的主要原因。


像素飞涨,是手机厂商急功近利吗?


可以看到,在拍照性能越来越受重视的当下,高像素已经成为了消费者购买手机的重要择选标准,几乎所有的手机厂商都在这方面卯足了全力。但其实早在2010年,乔布斯就曾表示,“许多手机厂商利用广大消费者对照片成像原理知识漏洞,在手机拍照上主打高像素,但手机拍照性能高低,像素只是影响要素之一而已。”


这里有个对比:


2011年小米发布旗下第一款手机时,后置的是800万像素摄像头,而它今年年初发布的小米9,后置主摄已经提升至4800万像素;


同样在2011年苹果发的iPhone 4s后置的也是800万像素摄像头,但它刚刚发布的新机iPhone 11后置像素却只有1200万。而且从2015年iPhone 6s采用1200万像素摄像头至今,iPhone在这方面已经5年没有升级了。


同样是8年时间,小米将像素提升了6倍,而iPhone只翻了一番,难道苹果不如小米?


摄像领域有句行话说,“底大一级压死人”,通俗解释就是“在像素相同的情况下,更大尺寸的传感器每个像素接收到的光线就越多,拍照效果则更好”。反映到手机摄像头上,就是CMOS面积越大,拍照性能越好。


而iPhone摄像头像素5年没有变化,拍照性能却越来越好,就是因为在CMOS面积上做了多次升级。反应到摄像头外部特征上,最直观的便是光圈越来越大。


以前几代的iPhone为例,iPhone4/5使用的均是索尼IMX145,CMOS面积为1/3.2,单位像素为1.4μm;到iPhone 6s,使用的则是索尼为其全新定制的IMX315,CMOS面积为1/3,单个像素面积提升到了1.22μm,光圈为f/2.2;iPhone X的CMOS则最小为1/2.6,其中广角镜头光圈有ƒ/1.8。


也就是说,苹果一直在致力于提升单个像素质量,例如每个像素光线的摄入量以及色彩深度的协调性等。


而小米方面,从小米8到小米9,摄像头像素数直接从1200万翻成了4800万,但在最新的DxOMark排名中,也仅为全球第七。


至于最近发布的MIX Alpha所搭载的1.08亿像素级CMOS,尺寸虽然高达1/1.33,但像素却只有1.6μm,也就是说,单个像素质量实际上并没有达到1亿像素该有的水准。






实际上,即便是全画幅相机,CMOS尺寸都至少是手机的10倍以上,更不用提包括富士、哈苏的等也都曾推出过像素仅有5000万的产品,手机摄像头一下子上亿级像素,确实有些匪夷所思。


当然,和像素一样,CMOS面积也仅是影响拍照效果的重要因素之一,提升拍照性能还有很多其他途径可走,比如一直卡在“4000万关口”的华为,就是在滤镜上下了很大的功夫。


像素之外,我们还能做些什么?


今年3月,华为高调发布了一款号称可以“随手一拍,九天揽月”的P30手机,后置“4000万像素主摄+1600万超广角摄像头+800万长焦摄像头”,最大的亮点便是首创全新RYYB传感器设计,以黄色像素替换三原色中的绿色像素,进光量提升达40%,保证了暗光环境中的成像质量。而刚刚发布的Mate 30 Pro,也沿用了这一设计。


RYYB的厉害之处,就是对红、绿、蓝三原色进行了重塑,用黄色替代绿色,即通过牺牲绿色进光量,提高黄色进光量,变相的增加了红色的进光量(黄色光是红色光和绿色光混合而成的),从而来提升摄像头弱光环境表现能力。反应到实际效果上,就是RYYB的进光量较之前常用的RGGB提升了40%,P30在夜晚可以清楚的拍摄月亮就得益于此。






不过,一切创新性设计都需要强有力的解析技术支撑,这就涉及到处理器性能了。目前,高端移动SoC主要有三类:


高通骁龙800系列,目前已迭代至855 Plus,较855提升有限,大核提速到2.96GHz;


苹果A系列,目前已迭代至A13,采用第二代7nm制程工艺,单枚芯片拥有85亿颗晶体管,每秒运行次数达1万亿次,GPU为4核,功耗则降低了40%,NPU为8核;


华为麒麟900系列,最新推出的为麒麟990,集成了103亿个晶体管,采用台积电7nm+EUV工艺。


反应到手机上,以解析难度较大的视频拍摄为例,iPhone 11Pro可以4K / 60fps,以及多个摄像头同时拍摄;而Mate 30则可实现4K HDR和4K延时拍摄,视频ISO达51200帧,支持7680 fps超高速视频拍摄。而拍照方面,防抖、AI虚化、景深、暗夜、微距、长焦、广角等均可实现。


当然,技术手段之外,直接叠加摄像头也是主要途径之一,不过如今手机后置最高已经提升至5摄了,就连当年坚持只做单摄的iPhone也推出了后置三摄,但如果以后手机会变成这个样子,“密恐患者”可能真的很难接受。






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