CFan曾用温和的文章解密手机的传感器,更高的像素可以提高画质,但还没有决定画质。 今天,我们来谈谈像素值突破一亿大关时,对手机画像的新影响吧。
影响图像质量的因素
影响手机成像性能的“核心参数”是CMOS传感器(包括像素值、传感器尺寸、单个像素的受光面积和聚焦技术)、透镜玻璃、ISP性能、光圈尺寸和硬软相结合的后成像算法的优化。 因此,像素值仅仅是影响成像的因素之一。
手机摄像头中的每个模块都可能会影响最终的图像质量
以DxOMark手机的照相机排行榜为例,TOP10中最受关注的手机是华为,来自美国和三星。
其中,华为上榜的手机是搭载索尼IMX600/IMX650传感器的机型,作为高像素代表的美国CC9 Pro在1亿像素传感器中排名第三的三星手机( S10和Note 10系列)上,是自家的S5K2L4处理器
Galaxy Note 10+ 5G摄影机模组特写
小底的低像素也具有良好的画质
问题是,三星s5k2l 4是1200万像素的传感器,传感器尺寸也是1/1.55英寸,是“小底”+“低像素”的典型代表。
然而,这种不显眼的CMOS提供了可与4000万像素的IMX650传感器匹敌的实力。
其原因是samsung在S5K2L4中追加了F1.5/F2.4双光圈,能够根据环境光的强度切换到不同的光圈模式,例如在夜晚通过用F1.5的超大光圈动作能够获得更多的光。
同时,S5K2L4的单位像素面积达到1.4μm,并且比用四个像素连接的IMX586、GM1等小0.2μm。 当然,S10和Note 10系列的照片效果很好,但三星相机的图像算法的追加是不可或缺的。 但是,这一切似乎都能解释一个问题——底不一定强,像素高不一定好。 最后还要看摄像模块和软件算法的综合技术。
不仅三星,索尼传感器也有类似的问题。 以IMX586为例,除了1/2.0英寸的大底部和超过4800万的高像素外,没有DRAM高速缓存,没有双核对焦,也不支持DTI像素隔离。 综合性能远远低于同期IMX380 (华为P20标准版等移动电话),IMX363水平更高。
然而,超高像素始终是宣传上的关注点,高像素传感器具有全新的工作逻辑,迅速赶走了低像素的前辈们,成为2019年大部分中高端新产品的标准。
高像素传感器逻辑
使用超高像素的新型手机的用户能够简单地找到问题。 无论手机的传感器型号是IMX586、IMX600、IMX650、GM1,还是刚上市的6400万像素GW1,默认摄影模式都是1200万像素或1600万像素,标称的4000万、4800万、6400万像素是可选摄影模式 而且超高分辨率摄影模式下变焦、美容、人物等特殊功能无效,提示摄像机接口也只能适用于光线充足的环境。
原因很简单,这些传感器的单位像素面积太小,不能满足暗光下拍照的表现。
因此,最初的IMX586、GM1、最新的ISOCELL Bright GW1和HMX应当以最高的像素为单位,最终服务四合一像素技术,以在低像素的默认模式下实现更好的细节表示。
实际上,诺基亚808 PureView和鲁米a1020期的PureView的过采样技术非常相似,通过将4800万/6400万/1.08亿像素的图像“浓缩”为1200万/1600万/2700万像素,可以有效地降低单位像素的噪声,使画面更加单纯
换言之,这些超高像素的传感器若以最高像素进行拍摄,则只能保留更多画面的细节,但为了得到最高画质,或者为了体验基于多拍摄联动或各种软件算法的拍摄功能,必须以四合一像素后的单位进行拍摄。
并且,像素越高,可以拍摄解析度越高的照片,可以在一张照片中残留更多信息,向照相机软件提供更多后处理素材,从而充分发挥ISP单元和AI算法的潜在力。
分辨率2340×1080像素的主流级手机画面中,用4800万、6400万像素相机拍摄的照片分别相当于手机画面尺寸的19倍和25倍,1.08亿像素相机的照片即使在手机画面也可以扩大到43倍,超高解析能力带来前所未有的画面精度,在秒杀以前低像素传感器
通过剪切更高的分析能力和画面细节的信息、超高像素相机拍摄的照片,可以实现“变焦”。
以6400万像素的ISOCELL Bright GW1为例,其像素数是主流的1200万像素传感器的5倍以上,即使是2倍变焦也能提供1600万像素的图像,5倍变焦也能达到256万像素。 当然,这种全切割方法在细节上可能得不到真正的望远镜头光学变焦效果,但绝对属于“无损变焦”的范畴。
这意味着什么?
过去,多相机手机必须配合望远镜才能清晰地拍摄远处的风景。 6400万或1.08亿摄像头的普及会浪费2X和3X望远镜头。 可减少安装支持超微距镜头、5X光学变焦的潜在望远镜头、ToF镜头或第二主要照相机的位置,此外,蜂窝电话摄像功能可复盖更多焦点阵列,并且实现更多功能和更好的质量。
AI将是下一个趋势
那么,相对于更高像素相机的变焦拍摄的增益是多少呢? 其次,realme旗下搭载了2种4800万像素( IMX586 )和6400万像素( ISOCELL Bright GW1)的新产品,进行了变焦拍摄的比较。
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4800万像素手机摄影( 1X )
4800万像素手机摄影( 5x5x )
两种手机分别以1X正常摄影和5X无损变焦模式进行摄影,4800万像素在5X时有相当大的涂抹感,与此相比,6400万像素在5X时细节和水平的恢复度较高。
6400万像素手机摄影( 1X )
用6400万像素手机拍照( 5X )
更高的像素需要更大的传感器支持,更大的“底”配合四合一像素技术可以进一步提高夜景拍摄的潜力,6400万像素手机在超夜景模式下光晕控制更好,照片看起来更漂亮,噪音和细节更好
用4800万像素手机拍照
用6400万画素手机拍照
通过比较,可以推断更高的像素相机的出现会提高智能手机的平均质量,也会在软件的后期带来更多的可能性。
但是,这并不能实现超越上一代传感器( IMX650等)的实力,至少ISOCELL Bright GW1是不可能的。 1.08亿像素的ISOCELL Bright HMX能否实现这一梦想还需要验证。
高像素倒置硬件的高速化
如上所述,6400万像素的照片容量接近20MB,1.08亿像素的照片接近50MB。 对集成于手机SoC的ISP图像处理器单元的计算能力、存储器速度和带宽以及NAND闪存的读取和写入速度提出了更高的要求。
因此,配备这些新超高像素传感器的手机选择了高吞吐量的驾驶龙7系列以上的移动平台,闪存版本也从eMMC5.1迁移到了UFS2.1、UFS3.0。
多拍与单拍的未来探讨
目前,智能手机的多相机阵列可以从初始黑白+彩色、主+景深升级到主+超广角+电视(包括潜在表达式) +超宏+TOF的任意组合,从而导致更多拍摄模式,并且AI算法也包括多相机
但是,照相机越多,传感器越高,照相机模块整体的成本也越高,手机占有内部空间的问题也变得更加严重。
Nokia 9 PureView,这款手机内置了5个摄像头,索尼旗下的IMX386传感器
华为P30 Pro时,据解体机分析,三相机模组的成本已达到56美元,约376元。 当多相机模块遇到潜在的远摄或升降式相机物理结构时,对手机内部结构的优化提出了更严峻的挑战(图14图注:相机模块已经占主板空间的一半)。
Nokia 9 PureView,这款手机内置了5个摄像头,索尼旗下的IMX386传感器
那么,手机必须通过拍很多照片来提高照片的可能性吗?
谷歌pixel系列曾经发表过不同的意见,通过优化单镜头HDR算法,其白天和夜晚的拍摄水平也将达到一流水平。 理论上,采用更先进的传感器和镜头技术,在一台相机上实现了正常的摄影、超微距、超远距,算法带来广角,似乎是一个很好的解决方案。
至少有6400万像素和1.08亿像素的传感器出现,2X和3X望远镜头的地位面临危机。 他们提供的“大底”和“四合一像素”以及更成熟的AI算法,能够承受不同光线的拍摄环境。
亚光公司称,以GM非球面玻璃透镜为基础,单透镜即可实现6X到8X的光学变焦,与现在的3相机手机的5X相比,光的变化能力更强,正在开发潜在的单透镜模块。 未来出现“多功能一体”全功率镜头,将手机恢复为“单相机”,如果能同时实现多相机的有才能的拍摄模式,确实可以节约很多内部空间,设置更大的电池,用于进一步降低厚度,想来很棒。
只是,消费者习惯了“像素越高越好”和“照相机越多越好”这样的消费逻辑的话,就拭目以待这个单曲在一般消费者中是否受欢迎。
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