1億像素的真相

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喬布斯曾說,“手機拍照上主打高像素,是手機廠商利用廣大消費者對照片成像原理知識漏洞的表現。”

小米發佈了一款有1億像素的概念型手機,沒錯,1億像素。而今年的新款iPhone攝像頭最高像素還是隻有1200萬,對比不可謂不強烈。

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但我們能據此得出iPhone拍照差的結論嗎?像素又真的是決定拍照性能的唯一因素嗎?弄清楚這些問題之前,我們先來聊聊像素對於拍照的重要性。

什麼是像素?

某百科中對“像素”的描述是這樣的:

“像素是指由圖像的小方格組成的,這些小方塊都有一個明確的位置和被分配的色彩數值,小方格顏色和位置就決定該圖像所呈現出來的樣子。”

這麼說可能有些晦澀難懂,我們可以看看下面這張圖:

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以一個方格爲單位,很明顯,左邊圖像的像素點比右邊要少很多,反映到最終成像上,右邊圖像的清晰度更高,連花瓣上的露水都清晰可見。簡而言之,理想狀態下,像素越高成像越精細,這也是各大手機廠商爭相追逐高像素的主要原因。

像素飛漲,是手機廠商急功近利嗎?

可以看到,在拍照性能越來越受重視的當下,高像素已經成爲了消費者購買手機的重要擇選標準,幾乎所有的手機廠商都在這方面卯足了全力。但其實早在2010年,喬布斯就曾表示,“許多手機廠商利用廣大消費者對照片成像原理知識漏洞,在手機拍照上主打高像素,但手機拍照性能高低,像素只是影響要素之一而已。”

這裏有個對比:

2011年小米發佈旗下第一款手機時,後置的是800萬像素攝像頭,而它今年年初發布的小米9,後置主攝已經提升至4800萬像素;

同樣在2011年蘋果發的iPhone 4s後置的也是800萬像素攝像頭,但它剛剛發佈的新機iPhone 11後置像素卻只有1200萬。而且從2015年iPhone 6s採用1200萬像素攝像頭至今,iPhone在這方面已經5年沒有升級了。

同樣是8年時間,小米將像素提升了6倍,而iPhone只翻了一番,難道蘋果不如小米?

攝像領域有句行話說,“底大一級壓死人”,通俗解釋就是“在像素相同的情況下,更大尺寸的傳感器每個像素接收到的光線就越多,拍照效果則更好”。反映到手機攝像頭上,就是CMOS面積越大,拍照性能越好。

而iPhone攝像頭像素5年沒有變化,拍照性能卻越來越好,就是因爲在CMOS面積上做了多次升級。反應到攝像頭外部特徵上,最直觀的便是光圈越來越大。

以前幾代的iPhone爲例,iPhone4/5使用的均是索尼IMX145,CMOS面積爲1/3.2,單位像素爲1.4μm;到iPhone 6s,使用的則是索尼爲其全新定製的IMX315,CMOS面積爲1/3,單個像素面積提升到了1.22μm,光圈爲f/2.2;iPhone X的CMOS則最小爲1/2.6,其中廣角鏡頭光圈有ƒ/1.8。

也就是說,蘋果一直在致力於提升單個像素質量,例如每個像素光線的攝入量以及色彩深度的協調性等。

而小米方面,從小米8到小米9,攝像頭像素數直接從1200萬翻成了4800萬,但在最新的DxOMark排名中,也僅爲全球第七。

至於最近發佈的MIX Alpha所搭載的1.08億像素級CMOS,尺寸雖然高達1/1.33,但像素卻只有1.6μm,也就是說,單個像素質量實際上並沒有達到1億像素該有的水準。(還不如蘋果的1200萬)

實際上,即便是全畫幅相機,CMOS尺寸都至少是手機的10倍以上,更不用提包括富士、哈蘇的等也都曾推出過像素僅有5000萬的產品,手機攝像頭一下子上億級像素,確實有些匪夷所思。

當然,和像素一樣,CMOS面積也僅是影響拍照效果的重要因素之一,提升拍照性能還有很多其他途徑可走,比如一直卡在“4000萬關口”的華爲,就是在濾鏡上下了很大的功夫。

像素之外,我們還能做些什麼?

今年3月,華爲高調發布了一款號稱可以“隨手一拍,九天攬月”的P30手機,後置“4000萬像素主攝+1600萬超廣角攝像頭+800萬長焦攝像頭”,最大的亮點便是首創全新RYYB傳感器設計,以黃色像素替換三原色中的綠色像素,進光量提升達40%,保證了暗光環境中的成像質量。而剛剛發佈的Mate 30 Pro,也沿用了這一設計。

RYYB的厲害之處,就是對紅、綠、藍三原色進行了重塑,用黃色替代綠色,即通過犧牲綠色進光量,提高黃色進光量,變相的增加了紅色的進光量(黃色光是紅色光和綠色光混合而成的),從而來提升攝像頭弱光環境表現能力。反應到實際效果上,就是RYYB的進光量較之前常用的RGGB提升了40%,P30在夜晚可以清楚的拍攝月亮就得益於此。

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不過,一切創新性設計都需要強有力的解析技術支撐,這就涉及到處理器性能了。目前,高端移動SoC主要有三類:

高通驍龍800系列,目前已迭代至855 Plus,較855提升有限,大核提速到2.96GHz;

蘋果A系列,目前已迭代至A13,採用第二代7nm製程工藝,單枚芯片擁有85億顆晶體管,每秒運行次數達1萬億次,GPU爲4核,功耗則降低了40%,NPU爲8核;

華爲麒麟900系列,最新推出的爲麒麟990,集成了103億個晶體管,採用臺積電7nm+EUV工藝。

反應到手機上,以解析難度較大的視頻拍攝爲例,iPhone 11Pro可以4K / 60fps,以及多個攝像頭同時拍攝;而Mate 30則可實現4K HDR和4K延時拍攝,視頻ISO達51200幀,支持7680 fps超高速視頻拍攝。而拍照方面,防抖、AI虛化、景深、暗夜、微距、長焦、廣角等均可實現。

當然,技術手段之外,直接疊加攝像頭也是主要途徑之一,不過如今手機後置最高已經提升至5攝了,就連當年堅持只做單攝的iPhone也推出了後置三攝,但如果以後手機會變成這個樣子,“密恐患者”可能真的很難接受。

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