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12年已往后,为什么旗舰手机还在用1200万像素

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【摘要】 早在 2009 年,苹果旗下的 iPhone 还没有火编全球,Android 机型当时甚至连 3D 游戏都还无法运行的时候,诺基亚的塞班依然还是全球影响力最大的智能手机操作系统。但......

早在 2009 年,苹果旗下的 iPhone 还没有火编全球,Android 机型当时甚至连 3D 游戏都还无法运行的时候,诺基亚的塞班依然还是全球影响力最大的智能手机操作系统。但同时也正是在那个年代,部分手机厂商刚刚开启了对于手机 " 高像素相机 " 的探究之路。

2009 年 8 月,三星方面推出了一款名为 "Pixon12" 的非智能触屏机,在手机行业中率先用上了 1200 万像素影像方案。短短两个月后,当时还大红大紫的索尼爱立信,也带来了他们首款塞班系统触屏旗舰手机 Satio,并同样配备 1200 万像素的影像模组。

一时间,三星 Pixon12 与索爱 Satio 之间的影像实力之争,成为了全球科技媒体共同关注的话题。但在当时显然谁也不会想到,在 1200 万像素机型出现 12 年后,市面上的手机主流拍照像素依旧还是 1200 万。

如今的 " 高像素 ",并没有大家想象的那么高

看到这里,有不少朋友可能已经感到疑惑了。智能手机不是早在 2019 年就出现了 4800 万像素的影像方案吗,更不要说如今的旗舰机哪一个不是 5000 万像素、6400 万像素,甚至 1.08 亿像素的主摄,怎么可能还是 1200 万呢?

其实,只要大家用过上述这些机型就会明白其中的奥秘。因为无论 4800 万像素还是 5000 万像素的机型,它们在默认情况下都会以 " 四合一 " 模式运作,也就是说只输出 1200 万 /1250 万像素的图片。

至于 1.08 亿像素的传感器,目前全行业也才只不过四款而已,但其中三款默认都是以 " 九合一 " 模式工作,也就是输出恰好也是 1200 万像素。

三星目前最新的 1.08 亿像素旗舰 CMOS HM3,默认模式下也是 1200 万像素

说到这里,有些朋友或许有了新的疑问,为什么这些配备了高像素传感器的机型在默认情况下都不能 " 全力全开 ",而是要以 1200 万像素进行成像呢?

为何 1200 万像素仍是主流?首先问题出在镜头上

要搞清楚 12 年后手机依然使用 1200 万像素的原因,我们首先需要知道,对于目前的智能手机来说," 拍照 " 究竟是一个怎样的过程。

其实简单来说,其可以被归纳为以下这个流程:

入射光→镜头捕捉及矫正→ CMOS 将光信号变为电信号→ ISP 降噪、增强处理→成为最终的照片

不难发现,在整个流程中,镜头的光学素质、CMOS 的感光能力、ISP 的计算速度,甚至于手机内存和闪存数据吞吐能力,都会对拍照体验产生影响。

比如说,富士就为旗下的 5000 万和 1 亿像素相机专门推出了一系列高解析镜头

比如说在镜头方面,接触过高端单反、微单相机的朋友可能知道,传统相机厂商在推出新款的高像素相机机身后,往往会专门为新机身推出一系列镜头群。这是因为光学镜头本身也有可以量化的解析力指标,如果将低像素机身适配的那些镜头装到高像素机型上,就会因为镜头本身的解析度不够,直接拉低最终的成像清晰度。

那么对于如今的智能手机来说,它们所使用的镜头在光线解析力上,真的能够满足高像素 CMOS 的需求吗?答案是否定的。一方面,智能手机的镜头由于受体积、防抖设计等方面的限制,无法使用玻璃、萤石之类的高密度材料制作,基本都是塑料镜片,因此在透光率上本身就会大打折扣。

另一方面,相比于高画质单反镜头动辄十几片二十几片的镜组结构,手机镜头如今最高也只能做到内含 8 片镜片(也就是俗称的 8P 镜头)结构,无论矫正畸变的效果还是在抑制色散、相差的能力上,都要远远逊色于哪怕最廉价的单反或者微单镜头。

计算光学强不强?强。但真有好镜头谁还需要 " 算 " 呢?

其实,大家如果有了华为 P50 系列可能就会记得,该系列此次拿出了 " 计算光学 " 的概念。说白了,就是把手机镜头里的种种缺陷测算出来,然后再通过算法进行一定程度的矫正。然而 " 计算光学 " 这种技术的出现,恰恰就说明如今的手机镜头素质本身 " 不太行 " 的这个事实。毕竟要是镜组原本用料就够好、本就不存在明显的相差、慧差、色散和畸变,又怎么会需要后期用算法来进行修补呢?

其次,手机的成像方式决定了 1200 万像素是最优解

不仅如此,对于传统相机、特别是无反光板的微单和卡片机来说,它们的 CMOS 其实有 " 预览 " 和 " 拍照 " 两种工作模式。也就是说当打开相机但不按下快门的时候,此时相机其实是工作在一个特别的超低分辨率模式,也就是 " 预览 " 模式下。这时候相机 CMOS 只会使用很低的分辨率进行感光,并将这些低分辨率图像用于在屏幕上显示取景画面。

只有在按下快门的时候,相机 CMOS 才会进入 " 拍照 " 工作模式,使用全部的像素点进行感光,并向 ISP 输出照片数据。而这样做的目地主要是为了省电,同时也可以减少 CMOS 上的残留电荷,有助于改善拍照时的画质。

但是对于如今的大多数手机,特别是高端机型来说,在打开相机 APP 的一瞬间,CMOS 其实就已经开始以 " 拍照 " 模式连续运作了。当我们使用手机取景时,手机实际上是在不断 " 连拍 ",而当按下快门后,这一瞬间的 " 连拍 " 图像就会被摘取出来,经过处理后成为最终的照片。

这种让手机一直连拍,按下快门瞬间从连拍数据里提取图像的技术,就是当前智能手机普遍使用的 "ZSL ( zero shutter lag,零延时快门 ) " 拍照模式。它的好处不仅在于可以降低快门延迟到几乎没有,更重要的是,在这个模式下手机实际上记录了用户从按下快门前到按下快门后一段时间里,许许多多张的照片数据。因此无论是进行多帧降噪,合成 HDR 高动态范围照片,还是用 AI 移除图像里的物体,其实都非常方便。

当然,也正是因为手机拍照本质上是 " 从一系列连拍照片中选取图像进行再加工 ",因此其对手机 ISP 算力自然就提出了高到吓人的需求。就拿当前的旗舰主控骁龙 888 来说,根据高通方面公布的数据显示,其 ISP 最高也只能支持到 120FPS 的 1200 万像素连拍。换句话说,对于如今那些 120Hz 高刷屏机型来说,使用 1200 万像素的默认模式也才刚好可以 " 帧对帧 " 地显示相机取景画面,如果要以 1.08 亿像素进行连拍,那么帧率就只有 120/9,也就是不到 15FPS 的水平了。

所以,1200 万像素不仅有利于现代手机的成像算法,而且也能确保手机 ZSL 成像模式下,屏幕取景画面不卡顿的一种选择。

虽然都是 1200 万像素,但画质已经大不相同

了解了智能手机拍照方案在 12 年后依然保持 1200 万像素的原因后,可能有的朋友会产生这样的疑虑,相比 12 年前的 1200 万像素,如今的 1200 万像素又进步在了哪里呢?

12 年前的索尼爱立信 Satio 35mm 焦距,图片来自 GSMArena

12 年后的索尼 Xeria 1 II 24mm 焦距,图片来自 GSMArena

首先,与 12 年前的 1200 万像素机型相比,如今的 1200 万像素手机已经拥有了大得多的视场角,同时镜头抗畸变能力也有着明显的提高。这就意味着在同样的距离上,如今用手机可以拍出更多的内容,并且画面看起来也更加的自然。

12 年前的三星 Pixon12,F2.6 光圈 ,图片来自 GSMArena

12 年后的索尼 Xeria 1 II F1.7 光圈,图片来自 GSMArena

其次,得益于光圈的增大与多帧合成技术的成熟,12 年后的 1200 万像素机型在暗光环境下的成像能力,更是 12 年前初代 1200 万像素手机无可比拟的。

12 年前手机拍摄的画面细节,图片来自 GSMArena

12 年后手机拍摄的画面细节,图片来自 GSMArena

当然,最加重要的是,尽管名义上都是 "1200 万像素 ",但实际上如今手机所拍摄的 1200 万像素照片,在细节的解析力上更是能够将 12 年前的 1200 万像素手机打得满地找牙。更不要说现在手机的焦距实际上更广,景物的放大倍率更低,也就是说两者之间的实际解析力差距,比照片上看起来的甚至还要更大一些。

而这也再一次让我们体认到了那个颠补不破的事实,对于手机而言," 像素 " 永远都不可能是直接决定拍照清晰度的因素。

【本文图片来自网络】

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编辑 / 嘉辛不到一年的时间,因美国制裁,从巅峰跌落谷底,是华为手机业务最真实的写照。在华为最近的 P50 系列发布会上,全系手机产品被迫拿出逆潮流的 4G 版本、为补足供货妥协使用骁龙芯片,足见华为——万软资讯wruan

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