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小米的一亿像素,到底有什么用?

浏览量:698 2019-11-08

编者按:本文来自微信公众号“爱范儿”(ID:ifanr),作者 梁梦麟。


11 月 5 日,小米在新品发布会上发布了小米 CC9,这也是小米旗下第二款搭载一亿像素传感器的手机。



说到一亿像素,大家最先想到的可能是活跃在各大影楼和摄影工作室的中画幅相机。这些只能安静地支在三脚架上的铁坨坨,一般人很难会使用到。


哪怕富士推出了更加平民化的 GFX 系列,它的价格和操作仍然有一定门槛,大众也未必能接受。


富士 GFX-100 样张,单张 JPEG 体积达到 80MB


更重要的是,单张一亿像素的照片体积大。一张照片就占了好几十 MB 的空间,传输分享不方便的同时,储存起来也更占地方。


所以很少人会专门买一台一亿像素的相机来记录生活,这些相机也只会在专业拍摄领域里出现。


如今搭载三星传感器的小米手机将一亿像素带到手机拍照圈里,在吸引大众眼球的同时,也提升了手机摄影像素的上限。


不过对于大众来说,即使手机用上一亿像素,却依然不知道它强在哪里,也不太清楚它究竟有什么意义。


那么,今天我们就来给大家解析一下,小米这次用上的一亿像素到底有什么用?


一亿像素,意义在哪里?


要谈一亿像素的话,那就要从三星这款传感器说起。



早在 8 月 12 日,三星发布了一款支持 1.08 亿像素拍摄的传感器 ISOCELL Bright HMX,这是在手机圈里面首款达到亿级像素的传感器。


作为全球首款亿级 CMOS,ISOCELL Bright HMX 采用 1 / 1.33 英寸的大底设计。传感器尺寸虽然比诺基亚 808 用的 1/1.2 英寸 4100 像素 CMOS 传感器要小,但和三星 GW1、索尼 IMX486 这些常见的 1/2 英寸高像素手机 CMOS 比起来,ISOCELL Bright HMX 的尺寸还是要大一些。



这三款传感器的单像素大小都是 0.8μm,像素大小并没有改变,变化的是传感器的大小。


就目前的 CMOS 发展看,CMOS 的体积相当于一个碗的容积,每一个像素点等于每一粒米,在米粒同等大小的条件下,更大的碗能盛更多的米。那么就等同于更大的底,在单个像素面积相同的条件下能堆积更多的像素点。



ISOCELL Bright HMX 也支持 Tetracell 四像素合成技术,它可以通过四像素合成一个大像素的形式来增加单像素的感光面积,提升弱光下的成像表现。


当然,它也跟其他高像素相机一样,日常都还是以 2700 万像素的模式拍照,一亿像素只会存在一个特殊的拍摄模式中,需要手动开启才能使用。


了解过 ISOCELL Bright HMX 这款传感器之后,相信有不少用户都会问:


“我平时就记录生活,一亿像素的拍摄模式对我来说有什么用?”


平日确实没有要用上一亿像素的必要。



对手机用户来说,高像素的意义其实在于放大。


有更多的像素,意味着有更多的余量可以去做画面放大,通过另一种方式来实现高倍数变焦的功能。要是用户想拍摄远处的物体,有高像素来做放大基础,拍出来的都会再清晰一点。


这样的话,厂商也不需要在手机长焦镜头和变焦上多花功夫。用上高像素传感器,再搭配上对应的优化算法,手机就能够实提升数码变焦的效果。



除此之外,一亿像素传感器进行四像素合之后也能输出 2700 万像素。这样在弱光环境下,拍照像素也不会太低,这样对于保留画面细节也有好处。


和四像素合一后剩下 1200 万像素的三星 GM1 比起来,2700 万像素其实还有一点数码放大的空间。如果有用户还想做进一步的放大或变焦的话,那四像素合一后还有 2700 万像素的 ISOCELL Bright HMX 仍能够满足需求,这也是高像素带来的优势。



总体来说,ISOCELL Bright HMX 将一亿像素带到手机上,主要还是为了给用户更多的数码变焦空间。


虽然,ISOCELL Bright HMX 的像素和传感器尺寸都比之前的高像素传感器要大,满足人们和厂商营销对参数的需求。在一亿像素模式下拍摄,照片的清晰度和细节处理都要比 6400 万像素和 4800 万像素都强。


但如果只从实际体验和使用的角度理解,这些都还不是 ISOCELL Bright HMX 需要突出的重点。


用最简单的数码放大,为手机用户带来更高倍数变焦效果,同时也能够减少厂商研发、使用手机长焦、变焦镜头的成本,这才是高像素传感器最核心的东西。


换上一亿像素后,手机拍照就会变好了吗?


这是不少用户会问的问题。


对于数码照片来说,像素是判断画质的其中一个核心因素。像素总量的大小,决定照片的大小,也会影响图像解析力。


正如爱范儿在小米 CC9 Pro 的评测中提到,在光线良好的情况下,一亿像素将会带来比主流的 1200 万像素与 4800 万像素极大的解析力优势,1200 万如果是看个大概,4800 万是看个清楚,那一亿像素的细节夸张点说,已经可以说是溢出屏幕了。


这个时候,如果你在放大图片观察,就能够看出明显的优势。


虚化效果对比样张;小米 CC9 Pro(左)和 iPhone XS(右)


另外,CELL Bright HMX 为了在单像素大小不变的前提下装上这一亿像素,传感器尺寸也增大至 1/1.3。传感器面积变大之后,等效系数也会跟着变化。等效系数变化之后,拍摄的视角、景深效果也会受到影响。


从图中能够看到,小米 CC9 Pro 和 iPhone XS 在被摄物体距离一致的情况下,iPhone 已经完全没了虚化效果,而小米 CC9 Pro 则还能够看到一些虚化效果。这里,就是传感器尺寸变大之后带来的效果。虽然跟像素提升没有直接关系,但 CELL Bright HMX 是为了提升像素总量而增大了传感器尺寸,这也算是一个像素总量增大后带来的作用吧。


景深变化其实只是传感器尺寸变化带来的一个副产物,CELL Bright HMX 这款传感器最大的亮点,其实还是体现在于图像清晰度和解析力的提升上。在不放大的前提下,像大楼表面窗户上的内容,以及外墙上的纹路这些细节。


2700 万像素

1.08 亿全像素


说了这么多高像素能带来更好的图像解析力和更大的图像信息量,但高像素拍出来的照片,画面观感就一定会更好了吗?不一定。


2700 万像素截图

1.08 亿像素截图


在同一组样张中也能看到,小米 CC9 Pro 在 1.08 亿全像素模式下并不能开启自动 HDR 等图像处理效果。缺少了这些算法的辅助,1.08 亿全像素模式的样张的宽容度表现一般,暗部位置的处理并没有 2700 万像素四合一模式来得好。


除了解析力和细节处理比较突出之外,整张照片的观感也相对比较平淡,后期可以调整的空间也未必会比 2700 万像素四合一模式来得多,所以照片观感也未必会比 2700 万像素模式来得好。


这里其实是一个取舍。



因为 4800 万、6400 万以及一亿像素这些高像素照片的信息量都很大,手机处理起来也比较吃力。


所以为了降低手机的处理压力,手机在高像素模式时也会减少算法的使用,处理效果自然也不会有低像素模式时那么明显。


这样说来,高像素模式就像是一个偏科的孩子,解析力、细节呈现这些是它们擅长的,表现就会突出一些,但宽容度等其他其他需要靠算法辅助的,它就未必能像四合一像素模式那样来的全面。这也是开启高像素模式之后,照片观感未必会比普通模式来得好的原因之一。


和相机比有多大的差距?


用上了尺寸更大的一亿像素传感器后,手机有没有挑战相机阵营的能力?


而为了了解高像素和相机的差异,我们也拿出了佳能 EOS 5D Mark iii 和小米 CC9 Pro 做个简单的对比。


小米 CC9 Pro

EOS 5D Mark iii


在对比样张中我们能够看到,换上用上一亿像素传感器的小米 CC9 Pro 在图像解析力方面有不错的表现,这方面跟搭载 2400 万像素全画幅传感器的 EOS 5D Mark iii 差距不算太大。


但画面放大之后就会发现,EOS 5D Mark iii 的细节会比小米 CC9 Pro 来得清晰。像树叶上的纹路,EOS 5D Mark iii 能够清晰保留下来,但小米 CC9 Pro 则表现得比较模糊。


这里要清楚的是,EOS 5D Mark iii 并不是全画幅的高像素机身,如果要比像素和图像解析力的话,它身上的优势也不大。如果要换上像同门的 EOS 5DS 系列或者尼康 D8X0 还有索尼 α7R 系列等高像素机身,相机的优势会来得更明显。


小米 CC9 Pro

EOS 5D Mark iii


另外,EOS 5D Mark iii 整体细节的处理也会比小米 CC9 Pro 要好不少,皮卡丘身上的毛发细节,EOS 5D Mark iii 也拍得更清晰一些。


毕竟,传感器尺寸的差异就是摆在那里。搭配镜头上的光学优势,哪怕手机要用上像素量更大的传感器,它还是撼动不了相机的地位,差距还在那里。


所以,还是那句话:


底大一级,真的能压死人。


富士在小米发布会之后那张「欢迎图」,可能就用更直观的的方式,来告诉用户们这个道理。


算法、大底、高像素,谁才是手机摄影的未来

从 3200 万到 4800 万,再从 6400 万提升到一亿像素,像素提升已经成为了手机拍照其中一个重点的发展方向。


更大的像素总量,为用户带来更多放大和数码变焦的空间,让他们在没有长焦镜头的情况下也能拍到更远的画面。



而在像素总量变大的同时,传感器尺寸也在不断变大。换上感光面积更大的传感器之后,手机相机也能够获取更好的拍摄效果。搭配图像算法的进步,一般人也能靠手机也能够拍出好看的照片。这个,也是越来越多人用手机拍摄的原因之一。



优秀的 AI 处理和图像算法能够提升图片的观感,也能降低拍照的门槛。像苹果和 Google,当算法足够优秀的时候,普通人在构图不出问题的前提下,简单按个快门就能够拍出一张不错的照片。


除此之外,手机也可以通过算法提升自身夜间拍摄的能力,也能模拟出相机用大光圈镜头拍摄出的虚化效果。



只是,算法的提升也无法突破硬件上的瓶颈。


就像只有算法模拟,手机只能拍出类似相机用大光圈镜头的虚化效果。但如果要放大对比的话,手机处理出来的虚化效果还是没有相机来得自然,这些就是物理上存在的差距。



不过,如果只考虑提升像素或增大传感器面积,这条路其实也未必能走太远。


从今天的对比中我们就能够看到,不断增大像素也只不过是为了提升图像解析力,又或者是给用户带来更多数码变焦的空间。但如果要增强画面整体观感,只靠提升像素其实还不够。


再加上,像素增大的同时,图片的体积也会增大,这样也会为储存、分享和后续处理带来不便。


另外,不断变大的传感器也在影响着手机的形态。当厂商选用尺寸更大的传感器时,相机镜头等整个后置相机模组也会不断变大。


这个规律,我们也能从 iPhone 5s、iPhone 6、iPhone 7 的后置镜头变化中看出来,随着机身越来越薄、CMOS 尺寸越来越大,相机凸起的程度就越渐明显:


从图表中能够看到,iPhone 5S 到 iPhone XS 的进化过程中,传感器面积增大的同时,镜头凸起也变得越来越明显。显然,超大尺寸的 CMOS 并不符合之后手机越做越薄的设计需求。



除了 iPhone,我们还能找其他极端一点的例子。如松下曾经发布过的 CM1 手机,是一款搭载 1 英寸 CMOS 的手机,传感器尺寸跟索尼「黑卡」一样大,比现在的手机还要大不少。


但是松下 CM1 的后置镜头就要比常见的手机要大不少,拍照的时候,CM1 基本上就跟以前常见的卡片机几乎一样了。尽管拍摄画质会比其他手机好,但这样的设计又厚又重,收纳的时候也远没有现在的手机来得方便,最后松下也不得不放弃这个想法。


所以提升像素或增加传感器尺寸,又或者说单独提升算法质量,这些对于手机拍照来说是有一定的提升能力。但只提升单项的话,还是会存在瓶颈。


只有将三者都融合在一起,相辅相成地进步,这样才能够进一步提升手机拍摄能力,达到一个更好的平衡状态。

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