「传感器」对手机拍照的影响有多大?

推荐2年前 (2022)发布 AI工具箱
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如何判断一款手机拍照好不好?本系列内容通过大量实拍帮你快速了解关于手机拍照的那些事。

很多朋友在选择手机的时候格外重视拍照体验,但面对各种复杂又深奥的参数往往会不只所措,以下问题可能困扰一直在困扰着你1、镜头像素是不是越高越好?2、摄像头越多越好吗?3、光学防抖必须要有吗?4、50 倍变焦是不是一定比 20 倍变焦强?5、怎么才算是拍照好的手机?

今天首先了解镜头传感器

图像传感器是决定手机成像水平的最核心部件。在传统的相机中,胶片是一种感光材料,经过某种特定的化学药品处理后,它会把拍摄到的影像记录下来。数码相机中,影像传感器代替了胶片的位置,形成了电子影像。[1]

目前主流的手机端传感器有索尼,三星和豪威三个品牌索尼:IMX989(小米12s ultra)IMX766(华为Mate50)IMX598(iQOO Neo5等)…三星:GN2(小米11 Pro / Ultra等)GN5(iQOO 10/10Pro等)GW1(realme GT Neo2等)…豪威:OV50A(OPPO Reno8等)OV64B40(一加Ace 竞速版,OPPO K10等)OV60A(荣耀70Pro等)…

1、传感器尺寸

传感器的尺寸一般用英寸表示,比如1/3″、1/2″、1/1.56″等,传感器大小只看分母就可以,分母越小,传感器尺寸越大,感光面积越大,感光能力越强,同样条件下,能拍到的细节越丰富,成像质量也会更好。所以才会有那句广为流传的「底大一级压死人」的说法。

而在手机圈,近几年拍照能力的提升非常大,很大原因是因为手机镜头的传感器尺寸也在不断增加,去年还是旗舰水平的 IMX766,今年甚至下放到了千元机上。

下图为主流的手机传感器尺寸对比

补充:

诸如像 IMX989 这种 1英寸的大底传感器在手机圈已经非常恐怖,部分场景下的拍照表现甚至超越很多卡片机,但是如果和专业相机对比,1英寸的底又完全不是一个层级。

下图,为目前手机端最大的 IMX989 传感器与使用机型(小米12Sultra)对比。

下图为 IMX989 和相机传感器面积对比。(放大比例)

绿色为目前比较主流的 IMX766 传感器的面积,在很多旗舰机/中端机广泛使用,成像表现还不错。

黄色为小米12s ultra主摄的 IMX989 的面积,。蓝色为半画幅的富士X-H2s的传感器面积红色为全画幅的SONY Alpha 7Ⅳ的传感器面积

可以看到,即使是半画幅相机传感器的感光面积,也差不多是 IMX989 的3倍,从画质表现来说,两者完全没有可比性。所以,用手机取代相机,可能更多指的得是非专业的普通用户。比如,随时随地,用手机随手一拍,不用考虑后期效果,手机自带算法能直接生成各种喜欢的风格,成片无论作为留念还是朋友圈炫图都没有任何问题,远比随身背台单反要方便,务实得多。归根结底,用手机拍照的最大优势只有一个 —— 方便。

目前,手机传感器大小,在如今的技术条件下,已接近「极限」。继续增大传感器面积,需要配套更复杂更大体积的镜头,这而使镜头模组会变得更厚。这种情况下,要保证机身轻薄的话,镜头部分就得凸起(这也是大部分旗舰机型的做法)。如果考虑机身平整性,镜头处做平的话,那绝大部分旗舰手机的厚度会达到十几毫米,妥妥的一块砖,很难保证便携性和手机使用体验,也就失却了手机摄影的优势,所以目前各家厂商在硬件之外,都越来越注重计算摄影的研究,能【算】出来的画面,尽量不拍,也会一定程度降低对相机硬件的苛求。下面第【七】段会有介绍。

2、像素数量

有些朋友在判断手机拍照水平的时候会以像素作为主要参考。尤其是在绝大部分线下手机门店,普通顾客的意识里,销售的口中,「像素高」 「拍照好」,几乎成了真理,但这显然是曲解。

像素到底是什么,像素高低对拍照的影响到底在哪,继续往下看。

像素是组成图像的最基本单位,如果用格子将一张图片进行分割的话,可以理解成组成图片的的格子(像素)数量,比如 4800 万像素,表示 这张图片中大约有4800万个「格子」。同理,1亿像素,表示图片中有一亿个「格子」。如下图所示

图片不断放大

能看到,照片其实是由一个个的色块(像素)组成。左下角的 6720 像素*4480 像素,表示这张图片的长和宽分别为 6720 和 4480 个像素块。相乘的结果为 30105600,就表示这是一张约 3000 万像素的照片。

下面两张图,分别显示了不同像素(分辨率)的圆形。

能看到,在同样的视野下/显示同样的内容,像素(格子)越多,越密,图片会显示的更细腻,细节也更多。

这么说,似乎还是像素越高越好?

接着往下看像素越高,意味着像素数量越多,也就使单个像素的面积变得更小,在同样的进光量下,每个像素的感光效果实际上是变弱了,而且,更多的像素也会增加传感器的工作负担,这种情况下,尤其在暗光或夜景拍摄时,色彩过渡,反倒不如低像素的图片好,噪点可能也会比较明显,从而导致照片画质降低。(所以在千元安卓机也普及了4800万像素镜头的时候,iphone 仍然坚持使用1200万像素镜头,并且拍照表现很强)

另外,高像素模式大都需要在光线较好的情况下使用,光线环境稍微复杂一点,成像效果可能就会大打折扣。所以,大多数手机为了保证图片的成片率和实用性,默认大都是1200万像素模式,而高像素模式都需要单独开启。

如下图所示,如果平时手机拍照,大家会更喜欢哪张?

左边的图片为1200像素,2.64MB,右边的图片为 2 亿像素,24.46MB体积差了近10倍。

左:1200万像素,右:2亿像素

如果感觉差别不明显的话放大来看能看到,2亿像素保留的细节明显更多。

左:1200万像素,右:2亿像素

但在光线较暗的地方,2亿像素的图片又有细节丢失的情况。

左:1200万像素,右:2亿像素

再来一张夜间复杂场景照片,不放大的情况下,由于插值算法[2]的缘故,高分辨率的照片(右)清晰度反倒差一些。

左:1200万像素,右:2亿像素

放大之后,部分细节保留高像素照片有明显优势

左:1200万像素,右:2亿像素

但对于高光的压制,一塌糊涂,中间的白色灯球甚至和远处的黄色广告牌【融为一体】。

左:1200万像素,右:2亿像素

所以,关于像素的实际情况就是,像素太低,清晰度不高,像素太高,画质会受到影响。尤其是在中低端机型上,这种撕裂感会更加明显。

即使现在 1 亿,甚至 2 亿像素的手机已经现身市场,但主打拍照的旗舰手机,仍然以 5000万,6400 万像素镜头为主。对于一些价格较低,定位不高的手机来说,高像素往往会作为主要卖点,但很少有人会觉得它们的拍照水平超过那些像素「不高」的旗舰机,就是这个道理。

不能说高像素手机完全没有意义,至少可玩性很强。但对于更多用户来说,用手机拍照,保证画质可能才是第一位的。而且也要考虑存储空间。这种高像素的图片如果不放大,或者打印成巨幅的照片,高像素就失去了意义。但放大之后的画质水平和专业相机相比又差距甚远(可能会看到更多细节,但整体画质不会太好,很难算是好作品),所以多数手机拍照默认都是 1200 万像素照片,也就是说,即使是 4800万,5000 万像素的模式,很多用户都很少用到,所以,是不是该选择高像素手机 ,大家心里应该有谱了。

3、单像素尺寸

单像素的单位是(μm)。尺寸有 0.8μm (三星GW1)、1.0μm (IMX766)等。上面说到了像素数量,传感器尺寸一样的情况下,像素数量越多,单位像素尺寸越小,采光量越小,像素之间的过渡和干扰就越严重,最直观的表现是暗光拍摄能力越弱,噪点越多,画质有所下降。

所以,怎么兼顾高像素和大尺寸像素呢?像素合并能很好的解决这个问题。使多个像素合并为一个像素,从而获得了更大的单像素面积。

这样的好处是,能够提升在暗光条件下的感光能力,提升画面的纯净度。同等情况下,夜拍表现会更强一些。目前来说,能兼顾高像素于大像素的优点。目前有4合一,9合1,16合1等。

补充:2022年传感器尺寸最大的国产手机是小米12s Ultra ,同时也是目前拍照最好的手机之一。

好了,传感器先聊这么多,下篇内容和大家聊聊镜头的影像。

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