12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素
  [Source: T客邦 2021/09/15-14:21]

畫素值從來就不是決定成像效果的決定性因素。

 

早在2009年,蘋果旗下的 iPhone 還沒有火編全球,Android 機型當時甚至連3D游戲都還無法運行的時候,2009年8月,三星方面推出了一款名為「Pixon12」的非智慧觸控螢幕機,在手機行業中率先用上了1200萬畫素影像方案。短短兩個月後,當時還大紅大紫的索尼愛立信,也帶來了他們首款塞班系統觸控螢幕旗艦手機 Satio,並同樣配備1200萬畫素的影像模組。

12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素

一時間,三星Pixon12與索愛 Satio 之間的影像實力之爭,成為了全球科技媒體共同關注的話題。但在當時顯然誰也不會想到,在1200萬畫素機型出現12年後,市面上的手機主流拍照畫素依舊還是1200萬。

如今的「高畫素」,並沒有大家想像的那麼高

有不少朋友可能已經感到疑惑了。智慧型手機不是早在2019年就出現了4800萬畫素的影像方案嗎,更不要說如今的旗艦機哪一個不是5000萬畫素、6400萬畫素,甚至1.08億畫素的主鏡頭相機,怎麼可能還是1200萬呢?

12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素

其實,只要大家用過上述這些機型就會明白其中的奧秘。因為無論4800萬畫素還是5000萬畫素的機型,它們在預設情況下都會以「四合一」模式運作,也就是說只輸出1200萬/1250萬畫素的圖片。

至於1.08億畫素的感應器,目前也才只不過四款而已,但其中三款預設都是以「九合一」模式工作,也就是輸出恰好也是1200萬畫素。

12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素

三星目前最新的1.08億畫素旗艦 CMOS HM3,預設模式下也是1200萬畫素

為什麼這些配備了高畫素感應器的機型在預設情況下都不能「全力全開」,而是要以1200萬畫素進行成像呢?

為何1200萬畫素仍是主流?首先問題出在鏡頭上

要搞清楚12年後手機依然使用1200萬畫素的原因,我們首先需要知道,對於目前的智慧型手機來說,「拍照」究竟是一個怎樣的過程。

其實簡單來說,其可以被歸納為以下這個流程:

入射光→鏡頭捕捉及矯正→ CMOS 將光訊號變為電訊號→ISP降噪、增強處理→成為最終的照片

不難發現,在整個流程中,鏡頭的光學素質、CMOS 的感光能力、ISP的計算速度,甚至於手機記憶體和記憶體數據吞吐能力,都會對拍照體驗產生影響。

12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素

比如說,富士就為旗下的5000萬和1億畫素相機專門推出了一系列高解析鏡頭

比如說在鏡頭方面,接觸過高階單反、微單相機的朋友可能知道,傳統相機廠商在推出新款的高畫素相機機身後,往往會專門為新機身推出一系列鏡頭群。這是因為光學鏡頭本身也有可以量化的解析力指標,如果將低畫素機身適配的那些鏡頭裝到高畫素機型上,就會因為鏡頭本身的解析度不夠,直接拉低最終的成像清晰度。

那麼對於如今的智慧型手機來說,它們所使用的鏡頭在光線解析力上,真的能夠滿足高畫素 CMOS 的需求嗎?答案是否定的。一方面,智慧型手機的鏡頭由於受體積、防抖設計等方面的限制,無法使用玻璃、螢石之類的高密度材料製作,基本都是塑膠鏡片,因此在透光率上本身就會大打折扣。

另一方面,相比於高畫質單反鏡頭動輒十幾片二十幾片的鏡組結構,手機鏡頭如今最高也只能做到內含8片鏡片(也就是俗稱的8P鏡頭)結構,無論矯正畸變的效果還是在抑制色散、相差的能力上,都要遠遠遜色於哪怕最廉價的單反或者微單鏡頭。

運算攝影技術強不強?強。但真有好鏡頭誰還需要「算」呢?

很多手機都有運算攝影的技術,說白了,就是把手機鏡頭的種種缺陷測算出來,然後再透過演算法進行一定程度的矯正。然而「運算攝影」這種技術的出現,恰恰就說明如今的手機鏡頭素質本身「不太行」的這個事實。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,又怎麼會需要後期用演算法來進行修補呢?

手機的成像方式決定了1200萬畫素是最優解

不僅如此,對於傳統相機、特別是無反光板的微單和卡片機來說,它們的 CMOS 其實有「預覽」和「拍照」兩種工作模式。也就是說當打開相機但不按下快門的時候,此時相機其實是工作在一個特別的超低解析度模式,也就是「預覽」模式下。這時候相機 CMOS 只會使用很低的解析度進行感光,並將這些低解析度圖像用於在螢幕上顯示取景畫面。

12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素

只有在按下快門的時候,相機 CMOS 才會進入「拍照」工作模式,使用全部的畫素點進行感光,並向ISP輸出照片數據。而這樣做的目地主要是為了省電,同時也可以減少 CMOS 上的殘留電荷,有助於改善拍照時的畫質。

但是對於如今的大多數手機,特別是高階機型來說,在打開相機 APP 的一瞬間,CMOS 其實就已經開始以「拍照」模式連續運作了。當我們使用手機取景時,手機實際上是在不斷「連拍」,而當按下快門後,這一瞬間的「連拍」圖像就會被摘取出來,經過處理後成為最終的照片。

12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素

這種讓手機一直連拍,按下快門瞬間從連拍數據里提取圖像的技術,就是當前智慧型手機普遍使用的「ZSL(zero shutter lag,零延時快門)」拍照模式。它的好處不僅在於可以降低快門延遲到幾乎沒有,更重要的是,在這個模式下手機實際上記錄了用戶從按下快門前到按下快門後一段時間里,許許多多張的照片數據。因此無論是進行多幀降噪,合成HDR高動態范圍照片,還是用AI移除圖像里的物體,其實都非常方便。

12年過去後,為什麼旗艦手機還在用1200萬畫素

當然,也正是因為手機拍照本質上是「從一系列連拍照片中選取圖像進行再加工」,因此其對手機ISP算力自然就提出了高到嚇人的需求。就拿當前的旗艦主控驍龍888來說,根據高通方面公佈的數據顯示,其ISP最高也只能支援到120FPS的1200萬畫素連拍。換句話說,對於如今那些120Hz高刷螢幕機型來說,使用1200萬畫素的預設模式也才剛好可以「幀對幀」地顯示相機取景畫面,如果要以1.08億畫素進行連拍,那麼幀率就只有120/9,也就是不到15FPS的水準了。

所以,1200萬畫素不僅有利於現代手機的成像演算法,而且也能確保手機ZSL成像模式下,螢幕取景畫面不卡頓的一種選擇。

雖然都是1200萬畫素,但畫質已經大不相同

瞭解了智慧型手機拍照方案在12年後依然保持1200萬畫素的原因後,可能有的朋友會產生這樣的疑慮,相比12年前的1200萬畫素,如今的1200萬畫素又進步在了哪里呢?

12年前的索尼愛立信Satio 35mm焦距,圖片來源:GSMArena

12年後的索尼Xeria 1 II 24mm焦距,圖片來源:GSMArena

首先,與12年前的1200萬畫素機型相比,如今的1200萬畫素手機已經擁有了大得多的視場角,同時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,如今用手機可以拍出更多的內容,並且畫面看起來也更加的自然。

12年前的三星Pixon12,F2.6光圈 ,圖片來源:GSMArena

12年後的索尼Xeria 1 II F1.7光圈,圖片來源:GSMArena

其次,得益於光圈的增大與多幀合成技術的成熟,12年後的1200萬畫素機型在暗光環境下的成像能力,更是12年前初代1200萬畫素手機無可比擬的。

12年前手機拍攝的畫面細節,圖片來源:GSMArena

12年後手機拍攝的畫面細節,圖片來源:GSMArena

當然,最加重要的是,盡管名義上都是「1200萬畫素」,但實際上如今手機所拍攝的1200萬畫素照片,在細節的解析力上更是能夠將12年前的1200萬畫素手機打得滿地找牙。更不要說現在手機的焦距實際上更廣,景物的放大倍率更低,也就是說兩者之間的實際解析力差距,比照片上看起來的甚至還要更大一些。

而這也再一次讓我們體認到了那個顛補不破的事實,對於手機而言,「畫素」永遠都不可能是直接決定拍照清晰度的因素。

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