手機像素越高畫質就越好嗎?4800萬畫素手機實測

本篇出自合作媒體「愛范兒」經授權刊登於本站,作者:陳文俊

自世界第一款帶攝像頭的手機——夏普J-SH04面世開始,人們對手機相機功能的追求就從未停止過。

相位對焦、光學變焦、堆棧式、背照式、防抖、多鏡頭….. 而隨著傳感器工藝越來越多樣化,相機的拍攝能力也在不斷提升。

▲ 夏普J-SH04

提高拍攝像素,是手機廠商們提升照片畫質最常用、最能直觀展示差距的方法之一。相比起軟件向的優化,通過直接升級相機傳感器,能給照片品質帶來立竿見影的效果。

但一味地堆像素並不是提升畫質的萬金油,像素高也並不代表最終出品會更好看。

在過去半個月裡,我體驗過兩款4800 萬像素的手機,實際上相比於我們看到的表面參數,在這些數字的背後,其實還蘊含著手機廠商對相機升級的思考。

千萬像素的背後,是手機廠商的「瘋狂」追求

手機廠商對相機像素的追求,早在智能手機的萌芽時代就已經開始了,而且4000 萬像素的手機也不是今天才有。

早在2012 年,諾基亞就已經在諾基亞808 PureView 這款手機裡實現了4100 萬像素相機的配置,這款手機被堪稱是諾基亞在相機功能上的再一次創新和巔峰。

▲ 諾基亞808 PureView. 圖片來自:Slash Gear

為了實現超4000 萬的超高拍攝像素,這家芬蘭手機廠商竟然大膽地將當時面積最大的手機相機傳感器(CMOS),以及一組蔡司的全非球面鏡頭塞進了面積只有巴掌大小的手機裡。最終實現了超高解析度的出品,以及至今都仍未被忘記的業界記錄。

當時的智能手機相機像素普遍都在「千萬級」以內,「4100 萬」這個數值,對於當時的大眾認知來說,就是個天文數字。

▲ 諾基亞808 PureView. 圖片來自:DPReview

不過儘管諾基亞808 PureView 的相機出品在當時讓人足以感到驚艷,官方也為這款手機爭取了更多曝光,但由於其所搭載的Symbian 系統已入遲暮之年,消費者的關注度正從Symbian向iOS 和Android 陣營轉移。

加之,當時的移動網絡環境並未能完全滿足4100 萬像素的照片分享,產品優勢不能被完全發揮,最終諾基亞808 PureView 雖享有美譽,但卻黯然退出了市場。

在諾基亞808 PureView 面世後的次年,諾基亞依然將這套高像素方案應用在Lumia 1020 這款手機上,這款手機被大家戲稱為「奧利奧」,原因是因為該機背部擁有碩大的黑色相機模組,其設計看上去就像是一塊奧利奧餅乾。

可惜該機同樣受限於軟件生態和其他客觀因素,市場表現仍然是叫好不叫座。

▲ Lumia 1020 鏡頭結構展示. 圖片來自:Gizmodo

在之後的時間裡,1200 萬、1300 萬、1600 萬、2000 萬像素的拍照手機陸續登陸市場。更有意思的是,隨著SoC 等元件的升級,手機的拍攝像素已不再局限於硬件模組,軟件系統也開始通過多幀合成去介入拍攝優化當中。

▲ OPPO Find 7. 圖片來自:Android Authority

OPPO 曾經在Find 7 這款手機上通過多幀合成的方法,將十張連拍的照片進行合成,用填補空白像素的方式,把原本只是1300 萬像素的照片擴展到5000 萬像素(8160 x 6120 ),以此來加強畫面細節表現。

▲OPPO Find 7 多幀合成原理圖解.

當然,這種後期處理的效果對比真實的超高像素拍攝還是有一定差別,只是相對於原本的1300 萬像素,後期處理過的成片能呈現出更多細節而已。

嚴格來說,真正將4000萬像素「發揚光大」的設備,是2018年初發布的P20 Pro。不過這款手機並沒有因為超高像素傳感器,而像諾基亞808 PureView和Lumia 1020那樣凸起一個碩大的鏡頭,而是採用索尼的Quad Bayer(拜耳排列)「像素四合一」方法,通過在4000萬像素的CMOS輸出一張1000萬像素的照片,從而減輕手機壓力。

這個方法其實和當年諾基亞的​​PureView 超採樣相似,都是通過超高像素,來提升相機解析力、減少變焦所帶來的畫面損失。今天的4800 萬像素,其實也是同樣的道理,只是像素點增加了800 萬。

都是4800 萬像素,兩款CMOS 有何不同?

目前具備4800 萬像素、且已經被量產裝配的CMOS 一共只有兩款:一款是榮耀V20 在用的索尼IMX 586;一款是紅米Note 7 的三星ISOCELL GM1。

賬面數據上,兩款CMOS 均採用了1 / 2 英寸感光元件,提供4800 萬像素,採用四合一Quad Bayer(四倍拜耳)陣列設計。

不過,三星的GM1 雖然同樣採用了Quad Bayer 的RGB 排列方法,但相比於IMX 586,GM1 則是先將4 x 4 為一組排列的像素點按照同色像素排列合成為2 x 2 的四個大「色塊」,然後與鄰近的其他組交換色彩信息。

換言之,雖然同樣提供了4800 萬像素的感光元件,但在色彩輸出能力上,三星GM1 的陣列方式僅相當於1200 像素的表現,剩下的3600 萬像素需通過軟件插值來完成。

反觀索尼的IMX 586,不但使用Quad Bayer 陣列將陣列擴大為4 × 4,而且2 × 2 的排列方式為四格分散RGB 相鄰排列。因此,索尼IMX 586 更像是傳統定義的拜耳4800 萬像素感光元件。

除了使用Quad Bayer 陣列以外,索尼IMX 586 每一個像素都能單獨控制曝光時間,並同步輸出相片,此舉能大幅提升成像動態範圍,單張成像即可媲美當下慣用的多幀合成HDR 算法,從而降低ISP 和手機的負擔。

另一方面,由於大部分ISP 僅支持已使用多年的,傳統的Bayer 陣列,因此Quad Bayer 陣列設計所輸出的圖像,需要通過Remosaic 技術轉換到Bayer 陣列再輸出,三星GM1 將這部分交由手機端的硬件配合軟件算法去處理,而索尼IMX 586 可直接通過硬件實時處理完成,成像的速度和質量都要更勝一籌。

簡而言之,如果說前面的IMX 586 是硬件直出4800 萬,那麼GM1 就是通過軟件算法進行像素補充。而由於要進行二次合成,因此在使用4800 萬像素拍攝時,所花的時間比前面的硬件直出要更多一些。

通過實際對比能更直觀地看到1200 萬和4800 萬像素的區別。在下面幾組對比中,左圖是1200 萬像素的iPhone XS Max,右圖是榮耀V20,看小圖好像區別不大,但當我們將樣張均放大100%,就能看到不同像素在細節上的不同。

▲iPhone XS Max(左)/ 榮耀V20(右)樣張

▲iPhone XS Max(左)/ 榮耀V20(右)樣張

下面這組樣張能看到更明顯的細節處理區別,右邊樣張上的招牌文字、樓頂上的樹葉都能清晰可見,反之左邊的文字部分已經有點模糊了。

▲ iPhone XS Max(左)/ 榮耀V20(右)樣張

▲ iPhone XS Max(左)/ 榮耀V20(右)樣張

▲ iPhone XS Max(左)/ 榮耀V20(右)樣張

同樣地,IMX 586 和GM1 在4800 萬像素下也有一點區別。從紅米Note 7 和榮耀V20 的兩組對比樣張能看到,雖然同在超高像素模式下兩者都擁有較高的解析力,但在日光環境下,IMX 586 的細節表現要比GM1 稍勝一籌。

▲ 紅米Note 7(左)/ 榮耀V20(右)樣張

▲ 紅米Note 7(左)/ 榮耀V20(右)樣張

第二組樣張我選在了光線較暗的室內環境裡,局部放大到書架裡的書名,IMX 586 在暗部解析力方面的表現對比GM1 並沒有戶外那麼明顯。細節觀感上,GM1 的表現要更圓滑一些。

▲ 紅米Note 7(左)/ 榮耀V20(右)樣張

▲ 紅米Note 7(左)/ 榮耀V20(右)樣張

總體來說,其實無論是索尼IMX 586 還是三星GM1,他們都能通過兩種不同的方法來實現最終的4800 萬像素成像,同時也能在一定程度上提升畫面質量。但放大來講,通過算法合成的GM1 雖然能實現標稱的4800 萬,但在綜合表現上,仍然要比硬件直出的IMX 586 略遜一籌。

不過考慮到兩者的價格,999 元和2999 元存在著2000 元的價差,而且IMX 586 仍處於華為系產品的「獨占期」,因此紅米Note 7 的表現也無可厚非。接下來我更期待的是同樣採用IMX 586 的紅米Note 7 Pro,相信能達到榮耀V20 接近的效果。

其實也不是任何時候都是4800 萬

和此前P20 Pro 的相機原理一樣,儘管它們都能用不同的算法帶來4800 萬像素的成片。但實際上,雖然手機廠商一直都在用4800 萬來做產品的宣傳賣點,可在大眾最常用的「自動模式」下,相機的默認輸出仍然還是1200 萬像素,4800 萬像素需要在專業模式下手動啟用。

降低像素的做法,其實和為手機減壓有一定關係。從前面兩款CMOS 的原理解析能看到,無論是索尼還是三星,處理一張4800 萬像素的照片都需要SoC 和ISP 的支持才能完成,但這相比於目前的1200 萬像素照片,足有數倍之多。

因此為了降低處理元件的壓力,同時也為了不影響手機其他方面的體驗(比如拍攝速度、續航、存儲空間等),這些4800 萬像素的手機在默認情況下都是1200 萬像素輸出的。

▲ 榮耀V20 在48MP 狀態下不能變焦

當然這並不完全是件壞事,畢竟不是每個人都願意為得到極致的畫面細節,而額外付出手機續航和存儲空間的代價。

而且即便是分享到微博還是微信朋友圈,這些平台都會最大限度地壓縮圖片質量,縮短文件的上傳時間(微博可以手動傳原圖)。

所以從綜合體驗出發,雖然4800 萬像素擁有極高的細節保留優勢,但就目前的手機性能來講,1200 萬像素的體驗仍然會相對比4800 萬更可靠一些,同時也能滿足到大部分人的觀感要求。

高像素=好照片?並不是絕對的

回望過去,手機廠商一直以來熱愛追求高像素,一方面其實除了為了達到「讓照片看上去更清晰」的最終目的以外,其實同時也想讓廣告宣傳更吸睛。

想要將像素的優勢發揮出來,最簡單方式就是直接升級照片分辨率,把遠處樹木的枝葉、天上飛的鳥、蝴蝶翅膀紋路這些細節最大限度地保留下來,突出高解析的作用。在過去,無論是過去的500 萬像素抑或是今天的4800 萬像素、前置還是後置,手機廠商在宣傳相機功能時,其實都離不開在「清晰度」上做文章。

我不否認更高的像素能給照片品質帶來更高的品質,但一張好照片是否取決於物理像素一項,我認為未必是絕對的。事實上,在「如何拍出好照片」這個問題上,存在著主觀和客觀兩種因素,客觀是手機內的軟硬件的綜合配置,主觀就是看拍攝技巧了。

比如說,三星的Galaxy S6 和Galaxy S7 的相機區別。

在Galaxy S6 這款手機上,三星為其配備了一枚1600 萬像素的IMX240 傳感器,到了更新一代的S7,這款手機裝配的是1200 萬像素的IMX 260,咋一看數據,新機的像素居然還要比舊款少400 萬。

▲ 圖片來自:Androidcentral

但這裡需要注意的是,IMX 240 和IMX 260 的CMOS 面積幾乎是一致的(IMX 240:1/2.6,IMX 260:1/2.55),雖然260 的像素分佈更少,可它的單個像素的面積分攤更大(1.12μm→1.4μm)。

▲三星Galaxy S6 / S7樣張對比.圖片來自:Phone Arena

因此相比起前者,IMX 260 雖然是犧牲了一定的畫面解析力,但在弱光場景下的表現反而要比240 更加明晰,綜合觀感更佳,最後我們便自然會覺得新機的成片比上一代更好看了。

所以究其根本,雖然物理像素能對成片的解析力帶來一定影響,但它在今天也不至於能對相機出品起到決定性作用。

更直觀的例子是DxOMark 的排行榜單,你會看到排在前10 的產品裡,雖然4000 萬像素的Mate 20 Pro 和P20 Pro 都排在了前列,但其實1200 萬像素手機在得分上也跟前者沒有太大的差距,實際上單純的物理像素對畫質的幫助有限。

況且,如今的相機功能已經有了軟件算法和AI 加持,即便是1200 萬像素,也已經能滿足到大部分用戶的需求。考慮到超高像素的CMOS 目前尚未正式量產、裝機成本較高和市場熱度平平,對於供應鏈掌控較弱的廠商而言,「跟著大部隊走」顯然才是目前最穩妥的做法。

站在普通用戶的角度看,雖然手機硬件升級是一件好事,但也不必過於追求像素上的大小,畢竟要用到超高像素的情況,還真沒多少。

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