为什么主流相机都没有一亿像素而手机却要做一亿像素?

2020-06-05
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  因为路线不一样。

  相机也想做高像素,但是当前技术有困难,此外Quad-Bayer排列的CMOS像素要除以4看待。

  主流相机是传统摄影方向,更加依赖设备光学素质;手机是计算摄影方向,在有限的光学素质下,通过后期计算方式提升成像素质。

  先说说手机为啥会有一亿像素。

  从移动设备上常见的IMX377/378、IMX586、IMX6、S5KHMX这几颗CMOS传感器就可以看出来了。

  IMX377/378:尺寸1/2.3(对角线18mm计),1200w像素,单像素尺寸1.55微米IMX586:尺寸1/2(对角线16mm计,换算成18mm大概1/2.25),4800w像素,单像素尺寸0.8微米,四合一后1.6微米。

  IMX686:尺寸1/1.7(对角线16mm计),6400w像素,单像素尺寸0.8微米,四合一后1.6微米S5KHMX:尺寸1/1.33(对角线16mm计),10800w像素,单像素尺寸0.8微米,四合一后1.6微米。

  由以上规格可以看出,从IMX377/378以后手机CMOS发展上,其中一条路线大概是保持单像素尺寸不变,扩大传感器面积,这就是为什么手机上会有一亿像素。

  从IMX377/378规格的CMOS在手机、无人机、运动相机等便携摄影设备上广泛应用和实际表现来看,该规格在光线充足时有较好的解析力又可以保障4k视频录制+电子防抖裁切的像素需求,表现相当平衡,这为之后一系列CMOS规格奠定了基础。

  第一个:手机做一亿像素当然很重要一个原因是噱头。毕竟1亿比1000万数字大十倍,小学文化都能理解。反过来说不懂摄影的群众你和他讲像素大小,成像品质,要困难的多。这困难倒不是说最后讲半天,能不能讲明白。而是消费者买手机没时间听你BB这么多,大家都很忙,又不是摄影师懂这么多干嘛呢?

  第二个:一亿像素到底有没有用?和专业相机没法比,但肯定比之前的 小底低像素 手机要好啊。这次小米用的这个一亿像素不仅仅是像素翻了一倍多,底也等倍加大了。最终成像素质只会更好不会更差啊。如果说传感器面积不变强行加像素,最终画质下降了,那确实该骂。

  第三个:手机镜头能不能满足一亿像素?应该说手机镜头配一亿像素,拍出来确实达不到一亿像素图片真正的极限水平。这里涉及到信号采样和光学缺陷问题。但另一个角度我可以肯定的是,同样一个镜头,拍摄像素高只会提升细节表达力,不会起反作用!虽然像素不断提升收益越来越低,但至少不会减分,这就够了。

  第四个:这个一亿像素的传感器采用的并不是专业相机传统的Bayer阵列而是Quad-Bayer阵列。看不懂这词没关系,简单地讲就是这一亿像素可以随时切换成2500万来用!需要高像素就高像素,不需要的时候就降低像素用!

  综上,这次这枚手机一亿像素的提升,相比过去的技术,对成像只有利(不管是多还是少)没有弊。虽然与专业相机一亿完全没法比,但依然值得。

  专业相机无法做高像素原因有三点

  1:内存性能达不到,5000万像素级别的相机单张raw格式100MB,1秒连拍数据量可以达到1GB,如果像素翻倍到1亿像素的话那么很容易卡壳,甚至会出现拍一秒等半天的情况。

  2:cmos尺寸越大,工艺难度越大。6年前的三星nx1像素已经达到了2800万,这个像素面积换算到全画幅上大概是6500万像素。8年前的黑卡像素2000万,换算到全画幅为1.5亿像素。而全画幅真正突破到6000万像素是去年的事。

  3:高像素对isp的性能要求更高,而且发热功耗巨大。相机的短板恰好是isp性能,因为几年更新一次,在目前的技术基础上想要做高像素还很难。而手机做高像素的原因也有三点

  1:像素提升用户感知最强烈,最直观的感受就是放大了更加清晰,5000万像素1亿像素的数字对用户冲击力更大,提升用户的自豪感,让用户有一种赚到了的感觉。

  2:像素提升是刚需,过去手机拍照最大的短板就是放大没有细节。器材党们嘲笑手机解析力低的言论在2020年已经很少了,因为强光下手机解析力和2000万像素级别的主流消费级相机差距已经不是很大了,这也是手机厂商敢于碰瓷相机的底气来源。而手机另一个短板就是变焦,虽然双摄三摄可以物理实现光学变焦,但是毕竟是定焦镜头,需要数码变焦来实现镜头与镜头之间的衔接,像素低的话变焦到1.9倍的时候就只剩下两三百万像素,2.9倍的时候只剩下几十万像素,已经没有任何可用性了,而超高像素可以弥补数码变焦过程中的像素损失,保证各个焦段之间的变焦画质有可用性,也就是厂商宣传的混合变焦。混合变焦的技术让手机厂商可以放心大胆的做三倍定焦甚至5倍潜望式变焦,从而保证手机可以从18mm-125mm之间每个焦段都有可用的画质。

  3:手机厂商和供应商财力雄厚,技术水平更高。说句难听的,目前所有相机厂商的相机部门年利润加起来能不能比小米的利润高还是个未知数。小米只是个喝汤的,手机厂商背后的供应链爸爸的实力财力更是恐怖。高通每年稳定提供最新一代旗舰soc,确保手机isp算力满足逐年提升的像素量。各大内存厂商每年稳定提供顶尖内存,确保手机在数据读写的时候不卡壳。谷歌提供最新的相机算法,超级夜景多帧合成都是基于安卓算法,索尼三代机之前用的也是安卓系统,所以三代机之前的相机都可以通过安装app来实现超级夜景和多帧合成,但是由于算力不够所以三代机全部砍了。索尼和三星的竞争每年为手机厂商提供更新一代的cmos,从1/3英寸到现在的1/1.28英寸甚至明年的1英寸,每年都有很大的提升。而相机厂商一枚cmos要用四五年,所以差距逐年缩短。


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