从S7到S11,为何三星特别钟情“1200万像素”

对于智能手机行业来说,2019年毫无疑问可以称得上是久违的技术爆发之年。一方面,5G手机从年初设备亮相到年中正式商用再到年底迅速换代,短短一年里就经历了三次迭代,体验方面也已经日趋成熟;另一方面,大家都喜闻乐见的手机拍照技术也在这一年里,于超高像素、超多摄、超远距离变焦三条技术线上高速迭代,创造出了一款又一款令人刮目相看的影像旗舰,不仅成功称霸DXO榜单,更让一些以往坚持“大底低像素”的品牌也不得不转变产品方向,对超高像素大喊“真香”!
是的,关注我们三易生活移动设备资讯的朋友看到这里可能就会笑了,在手机业界,要说到多年坚持走大底低像素路线,却在2019年底大力转向高像素多摄路线的大厂,不是三星又是谁?要知道自2016年的Galaxy S7开始,到2019年的Galaxy Note10系列为止,由三星自主研发的S5K3L系列1200万像素双核对焦CMOS,就一直是Galaxy旗舰机型的标配。即便是同期的竞争对手先后从2000万用到了2400万,从2400万用到了4800万,从4800万又升级到了6400万……三星也始终没有舍得在旗舰产品上换掉“祖传”的1200万双核CMOS方案,而是通过持续小修小改,硬生生在技术迭代迅速的手机市场把这款CMOS坚持使用了四年之久。
为何三星如此“钟情”1200万像素这一手机主摄规模?其实严格意义上来说,三星看重的并不完全是1200万像素这个数字,而是它所对应的CMOS功能。更准确一点来说,是看重了S5K3L系列在拍摄体验上比很多更高像素CMOS都反而更加优异的性能。
首先,对于任何拍照设备来说,“对焦能对上”都是“拍照能拍清”的大前提。试想一下,不管是像素再高的相机或者手机,如果对焦的时候频繁“拉风箱”或者根本合不了焦,自然也无法拍出清晰的画面。而影响对焦的因素是什么呢?在CMOS层面上来说,就是对焦点的数量,以及对焦点的分布情况。
S7时代的宣传示意图,基本上已经很清楚地展现了双核对焦设计的关键
对于绝大多数CMOS来说,所谓“对焦点”,指的就是CMOS上一些不能成像,只能专门用于对焦的感光单元。因为这些单元不能成像,因此它们没法在CMOS上密集分布,最多也就几十到几百个零零星星地位于CMOS靠近中间的部分。这就带来了两个问题,一是因为对焦点太少,体积很小的拍摄对象或者运动中的拍摄对象往往对不上焦;二是对焦点位置分布不均,画面边缘基本上都无法对焦。
相比之下,三星的1200万“全像素双核CMOS”就直接摒弃了传统的对焦点设计,在1200万个成像传感器的透镜下方每一个都放置两个感光单元(所以其实是1200万个像素井结构搭配2400万个感光半导体,双核指的就是这个意思),每一个感光结构内部的两个感光单元自身,就构成了一个存在相位差的相位对焦传感器。因此对于全像素双核CMOS来说,它相当于有1200万个覆盖整个CMOS面积的对焦点,而且每一个对焦点既能对焦也能成像,就完全解决了传统CMOS对焦慢及追焦难的问题。
其次从拍摄画质的角度而言,众所周知智能手机的CMOS设计最大的短板在于CMOS面积太小,本身的原生进光量(相对于传统相机)就严重不足。因此在不扩大CMOS面积的前提下,过分追求高像素的结果就只能是每一个像素点的进光量变得更少,更容易出现噪点和伪色,从而使得最终的画质不升反降。
等效像素面积,毕竟不等于原生像素面积
可能有人会说,不对啊,现在的高像素手机CMOS不是都支持“像素四合一”吗?不管是4800万像素还是6400万像素,四合一之后的等效像素不就大了吗?但是请注意,一方面来说合成之后的“等效”大像素毕竟也只是通过算法等效,和真正的原生光学意义上的大像素还是有区别的;而另一方面即便是合成之后的“等效大像素”,尺寸也仅有1.6微米,相比于三星1200万像素双核传感器的原生1.4微米来说也并没有很大的优势,甚至大概率是不如的。
最后,其实我们三易生活其实很早就解释过,对于此前的智能手机硬件性能来说,数千万像素的CMOS其实已经超出了部分ISP的处理能力。其证据就是大量的4000万、4800万乃至6400万像素机型,日常都是默认工作在“四合一”模式下,一旦开启全像素模式之后,几乎所有的降噪、AI、滤镜功能全部都会变得不可用,使得其最终拍出的效果很多时候相比“四合一”时反而会有明显的退步。不仅如此,对于大部分用户来说,“拍照”这个行为如今大多数时候都会伴随着“发布社交媒体”的需求,而主流的社交APP基本上都有最大图片文件体积的限制,其实根本就不能兼容全像素模式下的照片发布。
当然从技术角度上来说,我们绝对不是说现在的超高像素风潮就没有意义了。因为如果没有此前4800万、6400万的探索,就不会有现在1.08亿像素五摄机型小米CC9 Pro登顶DXO的壮举。如果不是因为整个手机行业现在有超高像素的风潮,也就不会有骁龙865、三星Exynos 990等新旗舰针对亿级像素的强化ISP设计。
冰宇宙曝光的S11“真正相机外观”
不过有意思的是,根据爆料者@i冰宇宙 近期的表态,三星在新款旗舰机型Galaxy S11系列上使用的1.08亿感光元件是与对外销售的版本不同的。其最大的区别就在于对外销售的版本是“四合一”像素到2700万,而自用的版本则是更加激进的“九合一”像素设计,其等效像素尺寸达到了2.4微米,就算扣除掉合成算法的损失之后,也比几乎所有的手机CMOS原生像素尺寸都更大了。
而且如此一来,这款三星独占的“ ISOCELL Bright HM1(三星外卖的 108MP 感光元件命名为 ISOCELL Bright HMX)”传感器在像素九合一之后,输出的画面又刚好落在了几乎是“万年不变”的1200万像素档位上。

【本文图片来自网络】

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