解釋一下一些網友對於手機相機的像素和畫質關係的誤區

07-12

有時會看到一些網友評論某個手機的拍照效果時，往往把像素跟畫質混淆，認為像素越高越好，低像素手機的畫質不好。例如看到1200萬像素的攝像頭，會懷疑是不是拍照效果不如2000萬像素的效果好。

手機跟其他數碼相機的成像原理基本相似，都是光線通過鏡頭，照到感光元件上，感光元件把光信號轉變成電信號存到儲存介質中（當然還要有圖像處理器的參與）。但像素並不是畫質的決定性因素，像素主要是決定的是圖片能夠沖洗的大小尺寸。只不過像素過低，會導致解析力較差，而4K解析度的屏幕大約是829萬像素（1080P大約是207萬），所以理論上只要829W就能完全覆蓋4K顯示器。以300dpi高清列印為標準，1200萬像素理論上可以列印或沖洗16英寸左右的照片。由此可見，現在多數手機和相機的像素是足夠滿足日常拍攝的需求的。（另外注意一下，目前大多數顯示器和手機的屏幕長寬比是16：9的，而手機拍照的圖片多數是4：3，而單反是3：2。假如要衝洗一張6寸的照片，手機和單反選擇的相紙的比例是不同的，如果不想裁剪的話，記得選好相應的相紙）。感光元件（目前的手機，絕大多數微單和單反主要是用CMOS感測器）才是影響畫質的最重要的因素。手機上所謂的某某像素攝像頭其實指得是圖像感測器的像素數。由於感光原件的尺寸相差很大，再加上鏡頭的差距，現在2000W像素的手機的畫質也遠比不上好幾年前的1200W的單反，尤其是在大屏幕上放大時，效果差距非常明顯。

單說感光元件的大小的話，自然是越大越好。但由於手機比較小，感光元件無法做得很大（目前千元機里常見的1300萬像素大多是使用了1/3.06英寸的圖像感測器；去年拍照最強機型之一的三星S7/S7 edge使用了更大尺寸的1/2.5英寸感測器，同時引入了Dual Pixel技術，使用了F1.7的大光圈；今年（2017年）的MWC大會上，索尼發布其最新的高端感光元件IMX400，1900萬像素，1/2.3英寸大尺寸感光元件，自帶DRAM，支持960fps慢視頻拍攝），在感光元件面積有限的情況下，像素過密，光線的模型就不再適用了，這時應該將光考慮成電磁波，波會發生干涉，影響成像。所以手機像素不能做得過高。（諾基亞808的逆天的4100W像素是採用了像素超採樣技術，將8個像素壓縮成一個pure像素。而且對於手機來說，808的感光元件很大，達到了1/1.2英寸）。但是我們可以通過改進感光元件的工藝和性能，改進成像的演算法，來提升成像的水平。在手機上，有些廠商還使用了雙攝像頭，例如之前HTC率先推出的雙攝像頭（一個負責取景，一個負責成像）；還有後來華為的P10和榮耀9，一個黑白鏡頭和一個彩色鏡頭，分別負責細節輪廓（高進光量）和色彩，然後在合成為一張圖片。蘋果iPhone7 PLUS和小米6的變焦雙攝像頭（兩個焦段不同的攝像頭）。其實這都是在想辦法彌補和突破手機自身感光元件尺寸有限（以及鏡頭大小和焦段有限）而帶來的成像性能的瓶頸。但目前的雙攝像頭只是一種方案，它有得有失，而不是絕對比單攝像頭強。

之前小米5曾經用過400萬像素的前置攝像頭，因為自拍往往不需要衝洗很大的圖片，400萬像素已經足夠了（2K解析度的屏幕大約是369W像素）。那麼這樣做的好處是什麼呢？在感光元件大小一定的情況下，像素較低，每個像素點的面積較大，攜帶的光學信息更多，畫質更好，而且暗光高感能力（抗噪點）更強。最早是HTC開始使用這種400W超級像素（UltraPixels，每個像素點更大）的相機的，一開始HTC是用它來做後置攝像頭的，可見他們對其表現還是很有信心的。現在有些新的手機前置了1600萬像素攝像頭，可以有更好的解析力，並且在暗光時可以講4個像素合併為一個，達到UltraPixels的效果。

現在不少旗艦手機都將主攝像頭定為1200萬像素，道理就如上文說的一樣。因為1200W像素已經能夠滿足日常拍攝對解析度的要求了，這種情況下，相比2000W像素，降低一些解析度，但可以得到更好的畫質，這個選擇才是更明智的。

所以比手機的拍照性能的時候不要只看像素，應該重點關注一下感光元件的大小，每個像素點的面積，感光元件的技術等。還有對焦，防抖，光圈，演算法等方面也很重要。其實目前增強手機拍照畫質的方法主要就是硬體上的直接或間接增大感光元件的面積和增強感光元件的性能，還有軟體上的演算法優化。（以上原理普遍適用於目前的手機和相機，大家選擇相機時也不要一味的看像素大小。另外，感光元件的大小是很重要的，但是其工藝和技術也是很重要的，同樣大小的感光元件，性能可能也是不一樣的。）

圖一是感光元件的示意圖；

圖二是感光元件的尺寸計算方式。注意這跟電視和手機屏幕以對角線的長度為準不同，感光元件計算的是外接圓周長的一半，該圖為1英寸感光元件（高級卡片機常用尺寸）；

圖三是各種常見感光元件的尺寸對比，其中最小的1/2.3英寸是目前高端手機感光元件的尺寸，例如索尼IMX378，IMX400等（索尼的感光元件型號並不一定是標號越大越高級，例如362就比386和398強），其中最大的是全畫幅單反的感光元件尺寸，例如尼康D810，D5，賓得K1等都是用了這個尺寸，全畫幅的尺寸就是相當於以前膠片機常用的135膠捲底片的大小；

圖四是不同尺寸感光元件的等效焦距轉換倍率（以全畫幅為1）。