手機搞一億像素,100倍數碼變焦,這些有什麼意義?

煙郭說歷史


隨著科技的發展,手機的相機在像素和變焦能力方面有了很大的提升,比如小米10的1億像素、OPPO Reno的10倍混合光變、華為P30 Pro的50倍數碼變焦等。

目前手機最高的混合變焦為10倍。混合變焦是在數碼變焦後再通過一個鏡頭來儘量補償之前損失的像素。10倍混合變焦以上的20、30、50、100等都是數碼變焦。

簡單點來講,就是現階段主流手機沒有“真正的光學變焦”,通過手機變焦拍出的照片都是會損失畫質的。隨著變焦倍數的增加,照片的成像效果也就越差。

很對人對變焦的概念還是很模糊的,我們儘可能以簡單直接的方式,讓大家徹底搞明白。

在膠片機時代,就只有光學定焦和光學變焦,前者焦段固定,比如50mm,不能變,要改變構圖和畫面,就只能通過靠近或走遠的方式來“人肉實現”。而後者則是通過鏡頭內鏡片的移動,來“放大”或者“縮小”被攝物。

進入數碼相機時代,變焦被拆分成了光學變焦和數碼變焦,光學變焦上段講過了。數碼變焦也很好理解,就是通過手機的處理器把圖片進行裁切,以犧牲畫質為代價達到“放大”的目的,這也是為什麼光學變焦也被稱作無損變焦的原因。

而到了手機時代,光學變焦的概念又被細分成了三星Galaxy S4 Zoom這樣的“物理光學變焦”(原理與數碼相機相同),和iPhone 8 Plus或者華為P20 Pro這類“算法變焦”(也可稱作“混合光學變焦”)。

目前,市面上擁有物理光學變焦的手機基本已經絕跡,因為即便是OPPO的5倍無損變焦技術,也並不是真正的“無損”,實際上是3倍光學變焦+數碼變焦實現的。而像三星Galaxy S4 Zoom這樣的手機,並不是主流。所以現在我們所說的光學變焦手機,基本都是算法變焦。即擁有包括廣角和長焦在內的多顆鏡頭,通過相互之間的協作,用算法模擬並實現畫面的放大縮小。

既然目前主流的光學變焦手機都不能完全保證拍出的照片無損,那手機的高倍數碼變焦還有什麼存在的價值呢?

其實,手機上的數碼變焦有沒有用,主要還是看用的人有什麼樣的需求,這樣才好下定論。

如今,手機的數碼變焦已經升級到了100倍。100倍變焦是三星Galaxy S20 UItra的最大變焦倍數,但不是通過光學變焦實現,而是通過數碼變焦。

如果只是玩玩,可以用來滿足一下好奇心,但如果想用100倍數碼變焦拍照片,成片質量肯定非常一般,說到底100倍數碼變焦噱頭大於實用。

數碼變焦不是一個新鮮的技術概念,十多年前的卡片機、家用DV(數碼攝像機)標配數碼變焦,而且動不動就上百倍。現在家用DV基本都不提數碼變焦,單反相機更是拒絕和數碼變焦沾上關係,簡單說數碼變焦這個賣點被無情拋棄了。

原因在於數碼變焦不是通過鏡頭移動來改變感光器上成像的大小(這是光學變焦做的事),而是通過裁切成像再放大實現,放大倍數(數碼變焦倍數)越大,畫質劣化越嚴重。

從好的方面來看,手機上的數碼變焦能擴大人的視野,好比你以前只能拍以你為中心範圍10米之內有趣的事情,現在擴大到1000米,那你拍到有意思事情的概率將會大大增加,你的朋友圈也將會更有逼格。

此外,手機的數碼變焦可以實時構圖,並配合調整自己所在位置的角度,所見即所得。沒有數碼變焦,那就只能拍攝之後二次構圖,而二次構圖的效果在拍攝時是無法直接看到的,直觀性差了很多。

目前手機中相機的變焦能力正在逐漸地提升,一是相機模組硬件的提升,另外一個很重要的就是軟件算法的改進。iPhone的相機像素不高,但是卻可以拍出很好畫質的照片,很大一部分是來自於軟件算法的優化。數碼變焦也同樣可以通過軟件算法的補充而實現較好的畫質。

由於相機算法的優化,10倍數碼變焦得到的畫面,相比畫面手動放大10倍,畫質還是會更清晰的。

雖然現在手機的高倍數碼變焦或許是噱頭大於實用性,但是在未來,隨著AI技術的進步和相機硬件的更新迭代,手機的數碼變焦說不定會有重大突破,即便是手機的100倍數碼變焦,拍出的照片也可以接近無損。例如OPPO Reno的10倍混合變焦,通過三個不同焦距鏡頭以接力棒的形式實現10倍混合光學變焦,與普通的10倍數碼變焦相比,前者的解析力要更勝一籌。





超萌影姜



當喬布斯用iPhone重新定義了智能機的時候,手機就不再僅僅只是侷限於一個通訊工具了。

一開始,我們讓它變得更輕薄,拿在手上像一件藝術品。後來,我們賦予了它獨立的音頻芯片,讓它成為聲樂大師;再後來,移動支付飛速發展,與衣食住行密切相關;現在,華為+徠卡,引領超感知的影像世界。

可以說,不同的生活階段,我們對手機產生的需求是不同的。華為P系列押寶極致的影像體驗,獲取高端旗艦的入場券,同時也將整個手機市場的攝像水平帶入一個更高的門檻。這是一億像素和100倍數碼變焦的前提。


1,手機為什麼要朝著一億像素和100倍數碼變焦發展?

很多數碼相機愛好者都知道的一個常識,如果想要拍出高質量的照片,CMOS則需要儘可能的捕捉更多的光線。但是如何提高CMOS對光線的捕捉能力呢,答案就是增加CMOS尺寸的大小。

感光元件越大,單一像素的面積也相應越大,可捕捉的光子越多,感光性能越好,信噪比提高,能夠帶來更細膩的畫質。

這就好比你眯著眼看外面的風景(小底)和你睜大眼睛(大底)看外面的風景,哪個看的更清楚,哪個看的更多?

一億像素雖然不是真正意義上的“一億像素”,但是按照四合一重拍技術分解,單像素也可以達到1.6微米,直出可以達到2700萬像素。相比蘋果的1200萬,或者OPPO的4800萬,實際上單位像素1.6微米實際直出1200萬,還是要強悍多了。

手機傳感器的感光區域是由一個個密密麻麻的像素點組成的,按照2700萬來說,實際上就是2700萬個像素點,像素點越密集,拍出的圖像越清晰。同時也意味著,能夠看到更多的細節,帶來更強的畫質解析力。

因此,大底+高像素對畫質的提升是不言而喻的,一定是未來的方向,在未來很長時間內,提高像素依然是手機提升畫質的最直接有效的路徑。


至於100倍的變焦,這個不是通過光學變焦實現,而是通過數碼變焦。在變焦成像質量上,光學變焦>混合變焦>數碼變焦。目前光學變焦都無法確保手機拍出無損的照片,何況數碼變焦。

100倍數碼變焦下拍出的圖片質量肯定是非常一般的。所以,就目前這樣的一個配置僅停留在能看得遠的應用上,不比一億像素對畫質的幫助,噱頭更大。

但是並不是說現在發展100倍數碼變焦沒有意義。要知道我們手機拍照和相機不一樣,相機單靠硬件輸出能力。而手機是,硬件+算法=好照片。隨著後續手機算法的進化,尤其是在AI技術加持下,沒準數碼變焦也同樣可以通過軟件算法的補充而實現較好的畫質。

2,一億像素和100倍數碼變焦,能夠給我們的生活帶來哪些有用的幫助。

一億像素帶來的照片更細膩,即使放大數倍,還是能夠看到非常豐富的細節,能夠拍攝出電影級別的視頻,媲美單反的照片,並且拉近現實與虛擬世界的界限。

而100倍的數碼變焦,擴大了我們的視野,好比你以前只能拍以你為中心範圍10米之內有趣的事情,現在擴大到1000米,那你拍到有意思事情的概率將會大大增加,你的朋友圈也將會更有逼格。同時多倍的數碼變焦還能通過調整自己的位置,就能實時構圖,所見即所得,極大的方便了拍攝條件。

最後對於一些出差黨,如果用100倍的數碼變焦,在很遠的距離下,就能看到遠處的各種信息,提前做好應對,不用辛苦的跑來跑去是不是很方便?


科技奇點



所有廠商在相機上的努力,無非是希望儘量提升手機畫質,能夠在拍照上得到較好的效果。

當然,最終目標肯定是吸引消費者來購買,多賺點錢。管他黑貓白貓,能夠賺錢的才是好貓。


影響手機拍照的因素


我們總在說手機拍照,那麼問題來了,那些因素決定了手機在拍照方面的優劣程度呢?


首先是傳感器模組,作為相機最重要的部件,CMOS傳感器就等於過去傻瓜相機的膠捲。鏡頭將光線投射到傳感器上,再輸出成為電子信號,通過芯片和處理器編碼再解碼,最終得到屏幕上顯示的圖片。

現在CMOS方面的技術,有兩個方向:一個是華為向索尼定製的RYYB傳感器,將過去RGB的像素變為RYYB排列,可以得到更多的顏色效果;一個是小米和三星聯合首發的1億像素傳感器,可以獲得更高像素的照片。



其次是鏡頭模組,手機鏡頭由於採用的都是塑料材質,所以在光學性能上要遠低於相機使用的玻璃鏡片,主要是因為手機模組需要儘可能考慮減少成本。但是塑料材質帶來的問題就是透光性和散射問題。

主打拍照功能的華為,在早期邀請徠卡相機的原因,就是需要徠卡來幫助設計相機的鏡頭模組,增加透光性,減少散射帶來的鬼影問題。蘋果則是採用多鏡片模組的方案,單個鏡片打磨薄,增加透光減少色散,使用更多的鏡片來調整光路,取得了不錯的效果。

至於現在使用的“潛望式鏡頭”,主要是因為鏡頭模組的焦段只要超過了80mm以上,厚度就無法以正常的姿態放在手機內部,除非把手機做到很厚。因此只能夠倒置在手機內部才能夠放下更長焦段的鏡頭。


最後是關於相機的算法,這一點考驗的不是相機模組,而是處理器性能以及算法團隊的實力。

全球在算法上領先的有兩個廠商,一個是谷歌,一個是蘋果。谷歌的pixel手機就不多說了,早就被外界評為使用三流硬件配置,拍出一流水準照片的“測試機”,嗯,谷歌的設備,目前多數主要還是做給安卓的開發人員用於測試使用的。

這裡主要說一說蘋果,至今,iPhone X系列的機型還在使用1200W像素的傳感器,比起安卓陣營動不動4800W,1個億要保守太多。但是iPhone在拍照方面其實並沒有被拉開太多,如果看DXO排行榜單,iPhone 11 Pro Max排在第9位,但是它前面的幾位全部都是要麼1億像素,要麼4800W像素,要麼潛望式鏡頭,硬件堆得非常高。

為何蘋果沒有被拉開?核心還是蘋果本身在算法上的能力,通過上千萬張圖片進行機器學習,可以在人的肉眼也無法分辨的情況下“腦補”出畫面中的內容,進行二次渲染;同時由於A13芯片的運算能力,每一次拍攝都是三枚鏡頭同時記錄信息,最少要同時處理9張1200W像素照片的文件,在按下快門的一瞬間處理完畢保存到相冊中,這是算法和性能上的優勢。



背後是兩個陣營的較量


提到1億像素,大家都會想到小米,然後會知道1億像素的傳感器是三星研發生產的,小米作為手機廠商在2019年率先發布在了小米 CC9 Pro上面。

提到100倍變焦,大家都會想到華為,然後會知道華為的RYYB相機傳感器實際上是索尼生產的,華為擁有獨家使用權,率先發布在華為P30 Pro上面。


這樣,你也就不難理解,實際上這兩款產品,兩個拍照的方向,背後是兩個陣營之間的競爭。


在供應端來說,是三星與索尼之間的競爭。雖然說索尼目前是相機領域CMOS的絕對龍頭老大,市場份額早就超過了50%,實際上索尼不僅僅是在相機傳感器領域,整個數碼影音行業如果沒有索尼的存在,我們很可能都拍不成電影,看不了電視轉播,可見索尼在數碼影音方面的地位。

不過也千萬不要小看三星電子,三星手中擁有的核心競爭力是半導體產業上的領先優勢,存儲芯片是全球第一,移動處理器代工製造是全球第二,背後凸顯的是三星在製造業上技術水平上的領先,全球掌握7nm製程工藝的企業只有三星和臺積電。

因此在吃下了AMOLED屏幕、閃存芯片兩個核心零部件全球最大份額之後,毫無疑問三星準備繼續往手機相機傳感器方向發展,於是拿出了1億像素的CMOS解決方案。別忘了,2019年9月三星發佈的旗艦機器Note 10+還是祖傳的1200W像素鏡頭,到了今年3月份發佈的S20系列就用上了6400W和1億像素的傳感器了,並且開始陸續向其他廠商供貨,小米的旗艦機器已經全部配備三星生產的主攝像頭。而三星本身是出貨量第一的手機廠商,小米是出貨量第四的廠商,就看三星能否拿下OV兩家。



在用戶端來說,是小米與華為之間的競爭。如果你看過雷軍和小米一眾高管無論是發佈會還是微博上的言行,不難發現實際上小米對於華為手機,尤其是紅米對榮耀兩個品牌的競爭來說,小米是不服氣的。

畢竟榮耀這個品牌,本身是華為仿照小米模式來打造的子品牌,榮耀產品最大的戰略,就是拖住小米不要衝到高端機器上面去。機型配置、價格、海報、宣傳手段,榮耀在前幾年就一直貼著小米在打,小米做什麼榮耀就做什麼,而且使用的是華為P系列和Mate系列已經成熟的技術,即便是本週發佈的榮耀30 Pro系列,整個相機模組使用的就是P40 Pro系列的技術,直接做到全球拍照第二名......如果小米的機器無法全面超越榮喲品牌,那麼也就不可能與P系列和Mate系列競爭。

於是乎大家可以看到,2019年開始小米進行了戰略上的調整,紅米獨立成為Redmi品牌,接過小米的性價比戰略,跟榮耀做競爭;小米自己帶領數字系列和MIX系列去衝擊高端,想辦法與華為P和Mate系列競爭。於是在拍照上面,小米選擇了使用1億像素傳感器,站到了三星的陣營;華為選擇使用潛望式鏡頭+RYYB傳感器,站隊索尼。



因此本質上來說:

1億像素的意義,在於可以拍出更高解析力的照片,也可以使用像素九合一的方式輸出一張1200W像素的照片,9張照片同時做堆棧,可以得到更多細節和更高的寬容度。背後透露的,則是選擇1億像素就等於選擇與三星站到一起,之後應該還會得到其它供應方面的支持,比如說最好的AMOLED屏幕。

100倍變焦,無非是華為為了能夠使得手機拍清楚遠處景物,使用了長焦端的潛望式鏡頭,增加了手機的賣點。但是核心還會華為選擇與索尼站到一起,獨享RYYB傳感器的技術,保持拍攝質量的領先。


對於消費者來說,無論是1億像素還是100倍變焦都不重要,拍照分數都進入了DXO排行榜前十名,在拍照上糾結,不如看看屏幕、閃存、內存的參數吧,這些其實更影響最後的體驗。


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