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手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

时间:2021-07-08 10:49:40  来源:  作者:光学杂谈

6月16日,荣耀发布了全新的荣耀50系列新机,除了首发骁龙778g外,荣耀所热衷于宣传的自然是其搭载的一亿像素的相机了。

手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

荣耀50的相机

2019年11月,小米发布了首款搭载一亿像素相机的智能手机:小米CC9pro,搭配的处理器为高通骁龙730G,当时一亿像素的出现可谓是收到了口诛笔伐,方向错了、感知不强、徒增功耗、处理器带不动等等批评在网络上掀起了不小的波澜。除了小米CC9pro,小米还在旗舰机小米10搭载了一亿像素的相机,小米是要在高像素道路上越走越远了。

手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

小米10

可是相机的像素越高就越好吗?我们来看一下相机的主要构成:镜头、CMOS和图像处理芯片。镜头是由在CMOS前面的一系列镜片组成,手机的镜头一般由塑料组成,这种塑料的优点是可塑性好、硬度较高、价格便宜等等,但缺点是透光性较差、色散情况也较差,但为什么还要用呢,因为实在是太便宜了。

我们再来看一下图像处理芯片,这个芯片集成在手机的SOC上面,手机的SOC里面集成了CPU、GPU、通信基带、DSP等等,这个DSP就是数字信号处理器的意思,负责处理输入的数字信号,包括拍照等。拍照的过程实际就是把光信号转换为电信号的过程,光线照射到CMOS上转化为了电信号,这个电信号是一种数字信号,即“01010101”的信号,实际图像就变成一系列数字的集合。由于原始图片尺寸通常很大,为了传输方便,图像处理芯片再对其继续进行压缩编码等处理,以方便传输储存等。

最后我们来看一下本文的主角:CMOS,CMOS全称是互补式金属氧化物半导体,互补式是一种技术。我们知道,显示器上想要显示全部的颜色就要有子像素点:红绿蓝三个,在CMOS上也是,9合1技术就是将9个像素模拟1个像素,这样能够减少噪声的影响,但是一亿像素就变为了1200w像素,2.1μm指的是单个像素点的宽度。

手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

小米公司 Redmi产品总监王腾的微博


手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

小米CC9pro


手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

一亿像素的CMOS


手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

不同分辨率CMOS的大小

为什么还会有像素融合这个技术呢?因为单个像素的面积太小了,光打在CMOS上类似于在地上放上一亿个桶,下雨的时候一亿个桶同时接水,下雨结束后,我们来统计每个桶能够接到的水的多少,桶越小,每个桶之间接到的水的误差就越大,有可能这个桶接满了,但是旁边的桶只接了一半,这种情况放在拍照上就是噪声,我们是要设法消除的,除了软件上消除噪声,最简单的就是将桶做大一点,将4个桶的水合并在一起,这样相邻桶之间的误差就会相应小一点。

手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

像素融合技术

所以,为什么手机的一亿像素还比不上相机的2000w像素呢?答案有很多,首先是CMOS大小

手机的一亿像素为什么比不过相机的两千万像素?

CMOS大小对比

CMOS越大,接收到的光越多,对成像越有利,专业相机的CMOS都比手机的CMOS大。其次是DSP芯片,手机的DSP芯片集成在了SOC上,我们都能感受得到,拍照和录视频的时候时候会发烫,这就是芯片高功率运行的结果,手机上的DSP芯片处理能力没有相机上独立的DSP芯片的能力强,对图像的编码能力较差。最后是镜头部分,有些高端的专业相机的镜头材质是玻璃的,玻璃透光性好、色散情况好,在表面还有各家镜头厂商的镀膜技术,能够有效的较少重影的现象。

手机的售价一般在3k~5k,而专业相机通常在8k+,手机上集成了了通信、音乐、拍照等功能,而相机只能拍照和摄像,我们不能对手机要求太高。



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