本月早些時(shí)候，三星發(fā)布了 1 億像素的相機(jī)傳感器（CMOS）ISOCELL Bright HMX，這款 CMOS 是全球第一款突破千萬級像素的產(chǎn)品，也是三星繼 6400 萬像素的 ISOCELL Bright GW1 之后與 Redmi 聯(lián)合推出的第二款高像素 CMOS。

雖然這款產(chǎn)品還沒有被正式應(yīng)用，但它已經(jīng)成為小米和 Redmi 對外宣傳的談資，「小米首發(fā) 1 億像素超清相機(jī)」就像當(dāng)年的「性價(jià)比」，被放在各家媒體的封面題圖上。

回望過去，智能手機(jī)的相機(jī)功能從過去的 30 萬像素到今天的 1 億 800 萬像素，在不算長也不算短的 15 年里，已經(jīng)悄悄翻了 360 倍。

在過去的這 15 年里，移動網(wǎng)絡(luò)推動著互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和 App 的生長，網(wǎng)絡(luò)社交 App 的發(fā)達(dá)，也讓拍照成為了大眾分享生活的主要功能之一，更有用戶會用選相機(jī)的標(biāo)注去衡量手機(jī)的好壞。

你可能會問他們「你到底選的是相機(jī)還是手機(jī)呀？」，他們總會回答「選高像素的一勞永逸，總沒錯(cuò)。」

不過在理性思考后，手機(jī)的高像素拍照到底是否有實(shí)際價(jià)值？越來越高的像素提升，如何影響著手機(jī)造型變化？實(shí)際上，在 4800 萬、6400 萬像素的今天，我們已經(jīng)有了自己的答案了。

當(dāng)下的高像素，營銷意義大于實(shí)用意義

如果你問我，買手機(jī)選 4800 萬像素還是 1200 萬像素的好，我肯定會毫不猶豫回答你選 4800 萬像素的沒問題。但是，我會再后面補(bǔ)上一句「其實(shí)日常還是 1200 萬像素輸出」。

紅米 Note 7 和榮耀 V20 是首批用上 4800 萬像素 CMOS 的兩款手機(jī)，這兩款手機(jī)分別用上了索尼和三星的高像素傳感器。在賬面參數(shù)上，兩枚 CMOS 能帶來比常規(guī) 1200 萬像素 CMOS 多 4 倍的拍攝像素。

在之前的測試中，我們能看到無論直出 4800 萬的 IMX586 還是插值的 GM1，他們的樣張?jiān)诜糯?100% 后都能比 1200 萬像素更細(xì)致，所顯示的細(xì)節(jié)也更多，得出的結(jié)論也確實(shí)驗(yàn)證了高像素能給畫面的細(xì)膩程度帶來成倍提升。

1200 萬像素與 4800 萬像素放大對比樣張

然而 4800 萬像素的手機(jī)拍出的照片都是 4800 萬的嗎？不一定。雖然 CMOS 在理論上是支持高像素拍攝，但真正拍攝一張照片，需要經(jīng)過 SoC、ISP 處理器、運(yùn)存、存儲芯片……一系列的流水線運(yùn)作，最終才能將鏡頭前的景物完整保存下來。而為了減輕手機(jī)在處理照片時(shí)的壓力，日常模式下其實(shí)還是常規(guī)的 1200 萬像素。

所以，單憑像素去評判手機(jī)拍照品質(zhì)并不是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f法。

舉個(gè)例子，在同等配置下，一臺旗艦手機(jī)拍攝并處理一張 1200 萬像素的照片，大約需要 0.5 秒。但在拍攝一張 4800 萬像素插值的照片時(shí)，就需要花費(fèi) 1-2 秒。

因?yàn)樘幚砥餍枰幚肀?1200 萬多數(shù)倍的像素，而且也要存儲更大體積的數(shù)據(jù)、消耗更多的電量。

以 Redmi K20 Pro 為例，1200 萬像素的照片大小是 4.7 MB，而 4800 萬像素則達(dá)到了 12.5 MB。同時(shí)每張照片從拍攝到處理完成的耗時(shí)也從原來幾乎可以忽略不計(jì)增加到了 0.5 秒，而這只是在驍龍 855 IMX586 下的表現(xiàn)，若是中端處理器，處理耗時(shí)需要 1 秒或更多。

另外，在開啟高像素模式后，攝像頭不可變焦、也不可連拍，此時(shí)相機(jī)的實(shí)際功能，除了打了雞血拍出一張高清照片外，其他功能都只能等你在把相機(jī)調(diào)整為「日常模式」的 1200 萬像素才會恢復(fù)正常。

因此，在相機(jī)出品和用戶體驗(yàn)下，廠商最終還是妥協(xié)了后者。盡管單在相機(jī)在硬件層面上能夠支持 4800 萬拍攝，但在軟件層面上，它仍然還是用戶的可選功能而已，主力像素依然還是 4800 萬除以 4，即四合一之后的 1200 萬。

所以，手機(jī)廠商追求高像素的 CMOS 有意義嗎？當(dāng)然有，至少在拍照體驗(yàn)上，它確實(shí)能給你帶來更多的拍攝細(xì)節(jié)。即便是放大裁切畫面，也能保持清晰的細(xì)節(jié)顯示。

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但是它所帶來的好處，實(shí)際上是營銷層面大于實(shí)用層面的。受限于移動網(wǎng)絡(luò)和 App 平臺的限制，圖片都需要經(jīng)過壓縮才能上傳，App 內(nèi)的壓縮機(jī)制最終還是會將圖片進(jìn)行壓縮，繼而方便在移動網(wǎng)絡(luò)下發(fā)送。

舉個(gè)例子，當(dāng)我在微博發(fā)送一張 13MB、8000 x 6000 大小的圖片，在不點(diǎn)選原圖發(fā)送的情況下，這張圖片最后能被壓縮成 162KB 的 1440 x 1080 規(guī)格，盡管能顯示出物體的主要輪廓，但細(xì)節(jié)已經(jīng)遠(yuǎn)不如原圖高像素情況下清晰。

但是站在廠商角度看，首發(fā)一個(gè)參數(shù)夸張的拍照系統(tǒng)，其影響力總能比優(yōu)化了哪款游戲的體驗(yàn)要強(qiáng)。大部分用戶對性能追求的標(biāo)準(zhǔn)線是「流暢」，但對相機(jī)像素的追求，是沒有止境的。

畢竟，人眼的視覺像素約等于 5 億 7600 萬，想要將眼前所看到的完整保留下來，1 億像素只是個(gè)開始而已。

底大壓人仍然真理，今年主要是表現(xiàn)在像素層面上

科技圈從古至今一直流傳著一句話，叫做「底大一級壓死人」，哪怕是再參數(shù)再高，CMOS 的底子不夠大，這枚 CMOS 就是個(gè)弟弟。

相比起外行用像素?cái)?shù)值來取得愉悅，內(nèi)行法師會看 CMOS 的底，猶如車手看車要看引擎、老編輯總愛講究選哪個(gè)鍵盤。

這里的「底」其實(shí)指的是 CMOS 的感光面積。它就像一個(gè)碗，碗越大，能夠盛的米飯（像素點(diǎn)）就越多。

目前 4800 萬像素的 CMOS 主要有索尼 IMX586 和三星 GM1 兩款，他們都是采用 1 / 2 英寸的設(shè)計(jì)。

之后的 6400 萬像素的 ISOCELL Bright GW1 是 1 / 1.7，最近三星發(fā)布的 1 億像素 ISOCELL Bright HMX 采用的是 1 / 1.33。

要是把這三枚 CMOS 擺在一起，就是如此排列：

1 / 2 英寸（4800 萬）＜ 1 / 1.7 英寸（6400 萬）＜ 1 / 1.33 英寸（10800 萬）

當(dāng)我們把這三款高像素 CMOS 擺在一起，其實(shí)已經(jīng)不難能看到傳感器尺寸隨著像素提升而不斷增大。而在這個(gè)排列中我沒有列出的一個(gè)信息是，這幾款高像素 CMOS 的單個(gè)像素面積都是 0.8μm。

也就是說，在同等像素面積的條件下，越大的底就能放進(jìn)更多的像素點(diǎn)，就像用碗盛飯一樣，越大的碗就能盛更多的米飯。

當(dāng)然，CMOS 的體積越大，能夠裝進(jìn)的并不只有「更多」像素點(diǎn)，還有「更大」的像素點(diǎn)。相比于前面幾款 CMOS 以大盛多的設(shè)計(jì)，更大的像素點(diǎn)能帶來高進(jìn)光量。

華為和索尼定制的 IMX600 就是個(gè)很好的例子，這個(gè) CMOS 的體積雖然和 GW1 一樣的 1 / 1.7，但單個(gè)像素面積卻是 1μm，換來的就是更優(yōu)秀的暗光成像表現(xiàn)。

所以底子大，就等于能實(shí)現(xiàn)的可能就會更多，高像素帶來的清晰表現(xiàn)、單個(gè)像素大面積帶來的暗光表現(xiàn)。它就像手機(jī)的 SoC，更強(qiáng)，就意味著能勝任更多的任務(wù)。

實(shí)際上，在 0.8μm 的單個(gè)像素面積下，6400 萬像素和 1 億像素的 CMOS 也能通過四合一像素合成的方式來提升暗光成像能力。

比如 6400 萬像素能合成一張 1600 萬像素的照片，1 億像素能合成出一張 2700 萬像素的照片，通過四個(gè)小像素合成一個(gè) 1.6μm 的大像素，從而以像素點(diǎn)來填補(bǔ)單個(gè)像素面積 0.8μm 下的進(jìn)光量。

所以，即便是在手機(jī)拍照像素從 30 萬進(jìn)化成 1 億的今天，「底大一級壓死人」仍然是 CMOS 設(shè)計(jì)的永恒道理。

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Tetracell 像素合成原理

1 / 1.33 英寸的底子容納著 1.08 億個(gè) 0.8μm 像素點(diǎn)，在特殊模式下能進(jìn)行比任何一款 CMOS 都要細(xì)致的細(xì)節(jié)記錄。

常規(guī)模式下，1.08 億個(gè)像素雖然在合成后只有 2700 萬，但仍然是目前所有主流手機(jī) CMOS 的最高值，而且單組像素的進(jìn)光量也比之前提升了一個(gè)檔次。

總的來說，當(dāng)下更大的 CMOS 尺寸，就意味著能搭載更多的像素點(diǎn)；更多的像素點(diǎn)就意味著更大的合成空間；更大的合成空間，就等于在提升暗光拍攝能力的同時(shí)，也能保障在合成后的像素表現(xiàn)。

不過我并不認(rèn)為 GW1 或 1 億像素的 HMX 會成為未來旗艦手機(jī)的主流配置。他們的像素值雖然高，但主流大廠更偏愛于定制 CMOS，這一點(diǎn)無論是蘋果、三星還是華為在過去的旗艦產(chǎn)品中都發(fā)揮得淋漓盡致。

旗艦手機(jī)的出品必然代表著品牌的頂尖水準(zhǔn)和特色，而這里就必須要通過定制 CMOS 去實(shí)現(xiàn)。

但是定制一款 CMOS 并不容易，也不便宜。根據(jù)金融服務(wù)公司 Cowen 在之前公布的信息，一枚 IMX600 的成本價(jià)是 300 元，而相比「公版」的 IMX586，成本價(jià)是 180 元，只是前者售價(jià)的 60%。

因此，諸如 ISOCELL Bright GW1、HMX 等高像素傳感器更多的是被用在中高端產(chǎn)品當(dāng)中，通過高像素來換取更多的進(jìn)光量，并且去兼顧高像素拍照，達(dá)到接近定制 CMOS 的一個(gè)取中方案。

高像素相機(jī)如何影響手機(jī)形態(tài)

諾基亞 808 是我印象最深的高像素拍照手機(jī)。它所搭載的 CMOS 尺寸達(dá)到了 1 / 1.2，要是這款 CMOS 還在的話，它的尺寸就比 1 億像素的 HMX 還要大。

但是在這 1 / 1.2 英寸的空間里，只有 4100 萬個(gè)像素點(diǎn)，因此每個(gè)像素點(diǎn)的面積能達(dá)到 1.4μm，CMOS 的感光能力在當(dāng)時(shí)堪稱夸張。

圖片來自：Softpedia

與此同時(shí)，高像素特性也給諾基亞 808 帶來了「無損變焦」的附加特性。高像素畫質(zhì)在裁切后依然能提供標(biāo)準(zhǔn) 500 萬像素水平的畫面輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)出手機(jī)「變焦」的功能。

簡單來說，在只有一枚攝像頭的條件下，諾基亞 808 用 4100 萬像素來換取當(dāng)時(shí)大部分手機(jī)都做不到的無損變焦，其實(shí)和今天的高像素拍照差不多。

不過，諾基亞 808 最大的問題就是它把后置相機(jī)做得很大。那「奧利奧」造型的后置相機(jī)和其他手機(jī)的后置攝像頭比起來，還真的要大不少。

這里的原因其實(shí)也很好解釋。手機(jī)跟相機(jī)一樣，當(dāng)你用上感光面積更大的傳感器時(shí)，鏡頭需要覆蓋的面積就變得更大。如果要讓鏡頭覆蓋更大的面積，那鏡頭的體積也必然會變大。

這個(gè)規(guī)律我們也能從 iPhone 5s、iPhone 6、iPhone 7 的后置鏡頭變化中看出來，隨著機(jī)身越來越薄、CMOS 尺寸越來越大，相機(jī)凸起的程度就越漸明顯：

從圖表中能夠看到，iPhone 5S 到 iPhone XS 的進(jìn)化過程中，傳感器面積增大的同時(shí)，鏡頭凸起也變得越來越明顯。而在同樣使用 1/3 英寸 CMOS 的前提下，iPhone 7 用上視角更廣的 28mm 鏡頭，鏡頭體積會比用 iPhone 5S 的 30mm 鏡頭大，鏡頭凸起部分就自然更加明顯了。

顯然，超大尺寸的 CMOS 并不符合之后手機(jī)越做越薄的設(shè)計(jì)需求。

不過在手機(jī)圈當(dāng)中，三星則是以祖?zhèn)?1 / 2.55 英寸的 CMOS 成為圈中的一股清流。從 2016 年的 Galaxy S7 Edge 開始，到本月發(fā)布的 Galaxy Note 10，三星依然還是給旗艦配置這塊 1 / 2.55 英寸的傳感器。

可以說是流水的型號鐵打的底，也可以說是以不變應(yīng)萬變了。

1 / 2.55 英寸的祖?zhèn)饕?guī)格會不夠用嗎？事實(shí)告訴我們不是這樣。盡管三星一直保持用這個(gè)規(guī)格的 CMOS，但模組配置和算法調(diào)校卻一直在變化，可變式光圈、AI 后期、多攝……

因此，即便在過去 4 年里三星一直在用 1 / 2.55 英寸 CMOS，但今年的 Note 10 仍然能登上 DxOMark 的冠位，而且還將機(jī)身厚度控制在 7.9 毫米，其實(shí)這里也是堅(jiān)持打磨這個(gè) CMOS 的「成果」之一。

然而，三星就打算一直把 1 / 2.55 英寸延用下去嗎，那倒未必。

1 / 2.55 英寸的 CMOS 在過去 4 年的使用后已經(jīng)到了發(fā)展盡頭，哪怕在觀感上它仍然能保持頂級水準(zhǔn)，但在參數(shù)上對比 4000 萬像素起步的 CMOS 卻占不到太大優(yōu)勢，顯然在市場方面并不利于三星之后的營銷。

如何從根本上拔高相機(jī)的硬件素質(zhì)，這里就要「借」5G 硬件讓手機(jī)變大變厚的東風(fēng)了，在手機(jī)內(nèi)放進(jìn)一枚更大尺寸的 CMOS 獲得更高像素，突破 1200 萬像素的物理屏障，提升硬件成像表現(xiàn)。

「祖?zhèn)?1 / 2.55 英寸」的日子，或許就要到頭了。

最后我們能預(yù)見到的是，在 5G 零件和高像素 CMOS 的影響下，智能手機(jī)會繼續(xù)保持較厚（7 毫米以上）或鏡頭凸起的設(shè)計(jì)狀態(tài)。而高像素成像所帶來的硬件變革，則是規(guī)格越來越高的屏幕分辨率、存儲空間和 ISP 圖像處理能力。

不過在當(dāng)下，手機(jī)拍照依然還是會以 1200 萬像素為主，畢竟要在當(dāng)前的硬件條件下時(shí)刻保持高像素輸出，顯然是個(gè)不現(xiàn)實(shí)的做法。