早在2009年，蘋(píng)果旗下的iPhone還沒(méi)有火編全球，Android機(jī)型當(dāng)時(shí)甚至連3D游戲都還無(wú)法運(yùn)行的時(shí)候，諾基亞的塞班依然還是全球影響力最大的智能手機(jī)操作系統(tǒng)。但同時(shí)也正是在那個(gè)年代，部分手機(jī)廠商剛剛開(kāi)啟了對(duì)于手機(jī)“高像素相機(jī)”的探究之路。
2009年8月，三星方面推出了一款名為“Pixon12”的非智能觸屏機(jī)，在手機(jī)行業(yè)中率先用上了1200萬(wàn)像素影像方案。短短兩個(gè)月后，當(dāng)時(shí)還大紅大紫的索尼愛(ài)立信，也帶來(lái)了他們首款塞班系統(tǒng)觸屏旗艦手機(jī)Satio，并同樣配備1200萬(wàn)像素的影像模組。
一時(shí)間，三星Pixon12與索愛(ài)Satio之間的影像實(shí)力之爭(zhēng)，成為了全球科技媒體共同
如今的“高像素”，并沒(méi)有大家想象的那么高
看到這里，有不少朋友可能已經(jīng)感到疑惑了。智能手機(jī)不是早在2019年就出現(xiàn)了4800萬(wàn)像素的影像方案嗎，更不要說(shuō)如今的旗艦機(jī)哪一個(gè)不是5000萬(wàn)像素、6400萬(wàn)像素，甚至1.08億像素的主攝，怎么可能還是1200萬(wàn)呢？
其實(shí)，只要大家用過(guò)上述這些機(jī)型就會(huì)明白其中的奧秘。因?yàn)闊o(wú)論4800萬(wàn)像素還是5000萬(wàn)像素的機(jī)型，它們?cè)谀J(rèn)情況下都會(huì)以“四合一”模式運(yùn)作，也就是說(shuō)只輸出1200萬(wàn)/1250萬(wàn)像素的圖片。
至于1.08億像素的傳感器，目前全行業(yè)也才只不過(guò)四款而已，但其中三款默認(rèn)都是以“九合一”模式工作，也就是輸出恰好也是1200萬(wàn)像素。
三星目前最新的1.08億像素旗艦CMOS HM3，默認(rèn)模式下也是1200萬(wàn)像素
說(shuō)到這里，有些朋友或許有了新的疑問(wèn)，為什么這些配備了高像素傳感器的機(jī)型在默認(rèn)情況下都不能“全力全開(kāi)”，而是要以1200萬(wàn)像素進(jìn)行成像呢？
為何1200萬(wàn)像素仍是主流？首先問(wèn)題出在鏡頭上
要搞清楚12年后手機(jī)依然使用1200萬(wàn)像素的原因，我們首先需要知道，對(duì)于目前的智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，“拍照”究竟是一個(gè)怎樣的過(guò)程。
其實(shí)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，其可以被歸納為以下這個(gè)流程：
入射光→鏡頭捕捉及矯正→CMOS將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)→ISP降噪、增強(qiáng)處理→成為最終的照片
不難發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)流程中，鏡頭的光學(xué)素質(zhì)、CMOS的感光能力、ISP的計(jì)算速度，甚至于手機(jī)內(nèi)存和閃存數(shù)據(jù)吞吐能力，都會(huì)對(duì)拍照體驗(yàn)產(chǎn)生影響。
比如說(shuō)，富士就為旗下的5000萬(wàn)和1億像素相機(jī)專(zhuān)門(mén)推出了一系列高解析鏡頭
比如說(shuō)在鏡頭方面，接觸過(guò)高端單反、微單相機(jī)的朋友可能知道，傳統(tǒng)相機(jī)廠商在推出新款的高像素相機(jī)機(jī)身后，往往會(huì)專(zhuān)門(mén)為新機(jī)身推出一系列鏡頭群。這是因?yàn)楣鈱W(xué)鏡頭本身也有可以量化的解析力指標(biāo)，如果將低像素機(jī)身適配的那些鏡頭裝到高像素機(jī)型上，就會(huì)因?yàn)殓R頭本身的解析度不夠，直接拉低最終的成像清晰度。
那么對(duì)于如今的智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，它們所使用的鏡頭在光線解析力上，真的能夠滿(mǎn)足高像素CMOS的需求嗎？答案是否定的。一方面，智能手機(jī)的鏡頭由于受體積、防抖設(shè)計(jì)等方面的限制，無(wú)法使用玻璃、螢石之類(lèi)的高密度材料制作，基本都是塑料鏡片，因此在透光率上本身就會(huì)大打折扣。
另一方面，相比于高畫(huà)質(zhì)單反鏡頭動(dòng)輒十幾片二十幾片的鏡組結(jié)構(gòu)，手機(jī)鏡頭如今最高也只能做到內(nèi)含8片鏡片（也就是俗稱(chēng)的8P鏡頭）結(jié)構(gòu)，無(wú)論矯正畸變的效果還是在抑制色散、相差的能力上，都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)遜色于哪怕最廉價(jià)的單反或者微單鏡頭。
計(jì)算光學(xué)強(qiáng)不強(qiáng)？強(qiáng)。但真有好鏡頭誰(shuí)還需要“算”呢？
其實(shí)，大家如果有了華為P50系列可能就會(huì)記得，該系列此次拿出了“計(jì)算光學(xué)”的概念。說(shuō)白了，就是把手機(jī)鏡頭里的種種缺陷測(cè)算出來(lái)，然后再通過(guò)算法進(jìn)行一定程度的矯正。然而“計(jì)算光學(xué)”這種技術(shù)的出現(xiàn)，恰恰就說(shuō)明如今的手機(jī)鏡頭素質(zhì)本身“不太行”的這個(gè)事實(shí)。畢竟要是鏡組原本用料就夠好、本就不存在明顯的相差、慧差、色散和畸變，又怎么會(huì)需要后期用算法來(lái)進(jìn)行修補(bǔ)呢？
其次，手機(jī)的成像方式?jīng)Q定了1200萬(wàn)像素是最優(yōu)解
不僅如此，對(duì)于傳統(tǒng)相機(jī)、特別是無(wú)反光板的微單和卡片機(jī)來(lái)說(shuō)，它們的CMOS其實(shí)有“預(yù)覽”和“拍照”兩種工作模式。也就是說(shuō)當(dāng)打開(kāi)相機(jī)但不按下快門(mén)的時(shí)候，此時(shí)相機(jī)其實(shí)是工作在一個(gè)特別的超低分辨率模式，也就是“預(yù)覽”模式下。這時(shí)候相機(jī)CMOS只會(huì)使用很低的分辨率進(jìn)行感光，并將這些低分辨率圖像用于在屏幕上顯示取景畫(huà)面。
只有在按下快門(mén)的時(shí)候，相機(jī)CMOS才會(huì)進(jìn)入“拍照”工作模式，使用全部的像素點(diǎn)進(jìn)行感光，并向ISP輸出照片數(shù)據(jù)。而這樣做的目地主要是為了省電，同時(shí)也可以減少CMOS上的殘留電荷，有助于改善拍照時(shí)的畫(huà)質(zhì)。
但是對(duì)于如今的大多數(shù)手機(jī)，特別是高端機(jī)型來(lái)說(shuō)，在打開(kāi)相機(jī)APP的一瞬間，CMOS其實(shí)就已經(jīng)開(kāi)始以“拍照”模式連續(xù)運(yùn)作了。當(dāng)我們使用手機(jī)取景時(shí)，手機(jī)實(shí)際上是在不斷“連拍”，而當(dāng)按下快門(mén)后，這一瞬間的“連拍”圖像就會(huì)被摘取出來(lái)，經(jīng)過(guò)處理后成為最終的照片。
這種讓手機(jī)一直連拍，按下快門(mén)瞬間從連拍數(shù)據(jù)里提取圖像的技術(shù)，就是當(dāng)前智能手機(jī)普遍使用的“ZSL(zero shutter lag，零延時(shí)快門(mén))”拍照模式。它的好處不僅在于可以降低快門(mén)延遲到幾乎沒(méi)有，更重要的是，在這個(gè)模式下手機(jī)實(shí)際上記錄了用戶(hù)從按下快門(mén)前到按下快門(mén)后一段時(shí)間里，許許多多張的照片數(shù)據(jù)。因此無(wú)論是進(jìn)行多幀降噪，合成HDR高動(dòng)態(tài)范圍照片，還是用AI移除圖像里的物體，其實(shí)都非常方便。
當(dāng)然，也正是因?yàn)槭謾C(jī)拍照本質(zhì)上是“從一系列連拍照片中選取圖像進(jìn)行再加工”，因此其對(duì)手機(jī)ISP算力自然就提出了高到嚇人的需求。就拿當(dāng)前的旗艦主控驍龍888來(lái)說(shuō)，根據(jù)高通方面公布的數(shù)據(jù)顯示，其ISP最高也只能支持到120FPS的1200萬(wàn)像素連拍。換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于如今那些120Hz高刷屏機(jī)型來(lái)說(shuō)，使用1200萬(wàn)像素的默認(rèn)模式也才剛好可以“幀對(duì)幀”地顯示相機(jī)取景畫(huà)面，如果要以1.08億像素進(jìn)行連拍，那么幀率就只有120/9，也就是不到15FPS的水平了。
所以，1200萬(wàn)像素不僅有利于現(xiàn)代手機(jī)的成像算法，而且也能確保手機(jī)ZSL成像模式下，屏幕取景畫(huà)面不卡頓的一種選擇。
雖然都是1200萬(wàn)像素，但畫(huà)質(zhì)已經(jīng)大不相同
了解了智能手機(jī)拍照方案在12年后依然保持1200萬(wàn)像素的原因后，可能有的朋友會(huì)產(chǎn)生這樣的疑慮，相比12年前的1200萬(wàn)像素，如今的1200萬(wàn)像素又進(jìn)步在了哪里呢？
12年前的索尼愛(ài)立信Satio 35mm焦距，圖片來(lái)自GSMArena
12年后的索尼Xeria 1 II 24mm焦距，圖片來(lái)自GSMArena
首先，與12年前的1200萬(wàn)像素機(jī)型相比，如今的1200萬(wàn)像素手機(jī)已經(jīng)擁有了大得多的視場(chǎng)角，同時(shí)鏡頭抗畸變能力也有著明顯的提高。這就意味著在同樣的距離上，如今用手機(jī)可以拍出更多的內(nèi)容，并且畫(huà)面看起來(lái)也更加的自然。
12年前的三星Pixon12，F(xiàn)2.6光圈 ，圖片來(lái)自GSMArena
12年后的索尼Xeria 1 II F1.7光圈，圖片來(lái)自GSMArena
其次，得益于光圈的增大與多幀合成技術(shù)的成熟，12年后的1200萬(wàn)像素機(jī)型在暗光環(huán)境下的成像能力，更是12年前初代1200萬(wàn)像素手機(jī)無(wú)可比擬的。
12年前手機(jī)拍攝的畫(huà)面細(xì)節(jié)，圖片來(lái)自GSMArena
12年后手機(jī)拍攝的畫(huà)面細(xì)節(jié)，圖片來(lái)自GSMArena
當(dāng)然，最加重要的是，盡管名義上都是“1200萬(wàn)像素”，但實(shí)際上如今手機(jī)所拍攝的1200萬(wàn)像素照片，在細(xì)節(jié)的解析力上更是能夠?qū)?2年前的1200萬(wàn)像素手機(jī)打得滿(mǎn)地找牙。更不要說(shuō)現(xiàn)在手機(jī)的焦距實(shí)際上更廣，景物的放大倍率更低，也就是說(shuō)兩者之間的實(shí)際解析力差距，比照片上看起來(lái)的甚至還要更大一些。
而這也再一次讓我們體認(rèn)到了那個(gè)顛補(bǔ)不破的事實(shí)，對(duì)于手機(jī)而言，“像素”永遠(yuǎn)都不可能是直接決定拍照清晰度的因素。
【本文圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)】
