为什么三星1.08亿像素的相机不只是一个噱头

手机 2020-02-14 11:35:43

在提供最好的智能手机摄像头方面,软件和机器学习确实比硬件更重要。但硬件也是其中的一部分,在过去的几年里,三星在智能手机摄像头技术方面表现得异常保守。而且这也是事实,你绝对不能在银河S20Ul tra上提出这一指控。

我们将不得不花更多的时间使用该设备,看看三星的软件游戏是否有所改进。但很难想象这家公司会做出更多的努力来填写S20手机的规格表。特别是Ultra已经将两个引人注目的第一(至少在美国市场)塞进了它的巨大的相机凸起:一个“潜望镜”长焦镜头,具有前所未有的变焦能力,以及一个1080百万像素的传感器,用于主要的广角相机。


这使得Galaxy S20Ultra成为迄今尚未采用高像素传感器这一更广泛的全球趋势的最主流手机。到目前为止,中国手机制造商已经有一年多的时间了。在过去,这将是一个灾难的配方-提高百万像素数往往使照片看起来更糟,而不是更好,因为较小的像素导致更少的光收集能力。但是随着手机摄像头、处理器和软件的发展,用传统的度量来评估传感器技术变得越来越困难。虽然1080万像素的手机摄像头在许多摄影师看来可能听起来很可笑,但当你了解三星是如何使用这项技术时,这就更有意义了。

Galaxy S20Ultra实际上并不是市场上第一款1080万像素的手机——这一荣誉落到了小米的MiNote10上,该手机在中国也被称为CC9Pro。米注10使用三星设计的传感器,这是非常类似于银河S20Ultra的部分,尽管有一些不同之处。三星将其传感器业务视为未来增长的重要领域,自去年以来一直在推动各种高分辨率设计,包括48百万像素和64百万像素部件;这些最新的108百万像素传感器是为了进一步区别于市场领先者索尼。

了解图像传感器的第一件事是,所有的东西都是平等的,越大越好。相机需要光线来创造照片,而物理上更大的传感器能够捕捉到更多的照片。然而,每个传感器都被分成数百万像素,所有这些像素都独立于彼此收集光线。这意味着给定传感器的分辨率越高,像素就越小,因此每个传感器准确记录颜色信息的机会就越低。这就是为什么在低光下的照片会显示出彩色噪声,以及为什么这种噪声往往在高百万像素数的小传感器相机上特别普遍。

银河S20Ultra绝对是一款具有高百万像素数的小型传感器相机。但在手机摄像头的背景下,传感器实际上是相当大的。三星正在使用相同的0.8微米像素大小的48和64百万像素传感器,然后线性增加物理表面积,以达到108。其结果是一个1/1.3英寸的传感器,它比诺基亚标志性的Lumia1020中的一个更大(尽管仍然比其808Pure View前身中的一个小一点)。考虑到f/1.8孔径,这些1080万像素的手机应该比市场上的任何东西都具有更多的纯光收集能力。

这并不意味着噪音不是一个问题,0.8微米仍然是相当小的一个像素。相比之下,iPhone11有1.4微米像素,尽管其12百万像素传感器在1/2.55英寸时要小得多,分辨率明显要低得多。为了避免噪声,高分辨率的手机传感器将来自相邻像素的数据合并成一个,降低了结果图像的分辨率,但理论上提高了图像质量。同时,在光线明亮的情况下,你可以选择以完全分辨率拍摄更多细节。

这是我今天下午用小米笔记10拍的一张照片,例如。(是的,你可以关掉令人讨厌的水印,但我留下了它,以方便参考。)

下面是当它完全插入时的样子,以及与类领先的iPhone11的比较。

正如你所看到的,你在细节上得到了108百万像素图像的明显改进。这是一个特定的模式,你必须切换到MiNote10,尽管-默认设置将四个像素组合成一个,并生成27百万像素的照片。以下是一个例子:

再一次,在iPhone11旁边:

像素绑定的小米照片再次胜出..三星最新的1080百万像素传感器实际上更进一步,将9个像素组合成一个12百万像素照片。这将使一个更有趣的比较iPhone时,银河S20Ultra是可用的。但在不对小米的图像处理做出判断的情况下,至少可以清楚地看到,1080百万像素的图像传感器允许在照明良好的情况下比传统的手机相机有可能获得更详细的照片。

微光是一个更复杂的比较,因为在这方面的最新技术严重依赖于软件和算法,即使在使用相同的传感器时,制造商之间的差异也很大。三星完全有可能将谷歌、苹果和华为等产品与GalaxyS20的夜间模式相匹配,但如果真的发生这种情况,传感器将不是决定因素。

那么,昏暗的照明可能更多地是为了解决这些传感器的像素绑定解决方案-你不能依赖夜间模式,但它不会足够轻,以充分解决。这是一张我在一个光线很差的房间里拍摄的MiNote10的照片。

这里有一个作物旁边的iPhone11的同等照片。

你会看到,虽然MiNote10的27百万像素图像比iPhone的分辨率高,但它不能像像素级那样干净地解析,并且允许更多的颜色噪声进入。有紫色的像素,只是不应该在那里,例如,而iPhone图片是非常尖锐和一致的。但我也应该注意到,iPhone图片激活了苹果的自动深度融合处理,它是专门为处理昏暗照明中的精细细节而设计的,因此这是另一种情况,单靠硬件可能不是最重要的元素。理论上,三星的像素绑定的1200万像素图像应该比小米更好地处理噪声。

物理上较大的传感器也会影响景深,或给定图像的聚焦程度。蓝光背景是由较长的焦距和较大的透镜孔径的组合引起的,前者具有更大的影响。为了在较大的传感器上实现相同的视场,您需要使用较长的透镜。与iPhone的4.25mm相比,MiNote10有一个6.72mm的镜头,加上一个稍微快一点的f/1.7孔径到iPhone的f/1.8,这导致了更浅的景深。

下面是一个比较:

当然,如今,浅层景深是由手机的“肖像”模式处理的,这些模式使用算法来计算和渲染离焦区域。但它们仍然不是真正可靠的,不像物理定律,它决定了光线如何通过透镜折射到传感器上。你永远不会从硬件上得到背景-从这个微小的人像照片,但它仍然有用的特写食物,宠物,等等。

底线是,我们不知道三星的GalaxyS20Ul tra相机到底有多好。为此,您将需要保持调整,以供我们的审查和随后的比较。但我们确实知道,高百万像素传感器不是一个噱头,也不能真正以我们评估传统相机的方式来判断。不要把这称为重启百万像素之战,这场战争让消费者陷入了无关紧要的境地。这个来自三星的1080百万像素传感器是相对巨大的,它的竞争对手,应该能够捕捉前所未有的细节与正确的实现。

三星今年对其旗舰手机进行了严重的相机硬件升级。现在我们只需要找出它对软件做了什么。

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