自世界第一款帶攝像頭的手機——夏普J-SH04面世開始，人們對手機相機功能的追求就從未停止過。
相位對焦、光學變焦、堆棧式、背照式、防抖、多鏡頭….. 而隨著傳感器工藝越來越多樣化，相機的拍攝能力也在不斷提升。
▲ 夏普J-SH04
提高拍攝像素，是手機廠商們提升照片畫質最常用、最能直觀展示差距的方法之一。相比起軟件向的優化，通過直接升級相機傳感器，能給照片品質帶來立竿見影的效果。
但一味地堆像素並不是提升畫質的萬金油，像素高也並不代表最終出品會更好看。
在過去半個月裡，我體驗過兩款4800 萬像素的手機，實際上相比於我們看到的表面參數，在這些數字的背後，其實還蘊含著手機廠商對相機升級的思考。
千萬像素的背後，是手機廠商的「瘋狂」追求
手機廠商對相機像素的追求，早在智能手機的萌芽時代就已經開始了，而且4000 萬像素的手機也不是今天才有。
早在2012 年，諾基亞就已經在諾基亞808 PureView 這款手機裡實現了4100 萬像素相機的配置，這款手機被堪稱是諾基亞在相機功能上的再一次創新和巔峰。
▲ 諾基亞808 PureView. 圖片來自：Slash Gear
為了實現超4000 萬的超高拍攝像素，這家芬蘭手機廠商竟然大膽地將當時面積最大的手機相機傳感器（CMOS），以及一組蔡司的全非球面鏡頭塞進了面積只有巴掌大小的手機裡。最終實現了超高解析度的出品，以及至今都仍未被忘記的業界記錄。
當時的智能手機相機像素普遍都在「千萬級」以內，「4100 萬」這個數值，對於當時的大眾認知來說，就是個天文數字。
▲ 諾基亞808 PureView. 圖片來自：DPReview
不過儘管諾基亞808 PureView 的相機出品在當時讓人足以感到驚艷，官方也為這款手機爭取了更多曝光，但由於其所搭載的Symbian 系統已入遲暮之年，消費者的關注度正從Symbian向iOS 和Android 陣營轉移。
加之，當時的移動網絡環境並未能完全滿足4100 萬像素的照片分享，產品優勢不能被完全發揮，最終諾基亞808 PureView 雖享有美譽，但卻黯然退出了市場。
在諾基亞808 PureView 面世後的次年，諾基亞依然將這套高像素方案應用在Lumia 1020 這款手機上，這款手機被大家戲稱為「奧利奧」，原因是因為該機背部擁有碩大的黑色相機模組，其設計看上去就像是一塊奧利奧餅乾。
可惜該機同樣受限於軟件生態和其他客觀因素，市場表現仍然是叫好不叫座。
▲ Lumia 1020 鏡頭結構展示. 圖片來自：Gizmodo
在之後的時間裡，1200 萬、1300 萬、1600 萬、2000 萬像素的拍照手機陸續登陸市場。更有意思的是，隨著SoC 等元件的升級，手機的拍攝像素已不再局限於硬件模組，軟件系統也開始通過多幀合成去介入拍攝優化當中。
▲ OPPO Find 7. 圖片來自：Android Authority
OPPO 曾經在Find 7 這款手機上通過多幀合成的方法，將十張連拍的照片進行合成，用填補空白像素的方式，把原本只是1300 萬像素的照片擴展到5000 萬像素（8160 x 6120 ），以此來加強畫面細節表現。
▲OPPO Find 7 多幀合成原理圖解.
當然，這種後期處理的效果對比真實的超高像素拍攝還是有一定差別，只是相對於原本的1300 萬像素，後期處理過的成片能呈現出更多細節而已。
嚴格來說，真正將4000萬像素「發揚光大」的設備，是2018年初發布的P20 Pro。不過這款手機並沒有因為超高像素傳感器，而像諾基亞808 PureView和Lumia 1020那樣凸起一個碩大的鏡頭，而是採用索尼的Quad Bayer（拜耳排列）「像素四合一」方法，通過在4000萬像素的CMOS輸出一張1000萬像素的照片，從而減輕手機壓力。
這個方法其實和當年諾基亞的PureView 超採樣相似，都是通過超高像素，來提升相機解析力、減少變焦所帶來的畫面損失。今天的4800 萬像素，其實也是同樣的道理，只是像素點增加了800 萬。
都是4800 萬像素，兩款CMOS 有何不同？
目前具備4800 萬像素、且已經被量產裝配的CMOS 一共只有兩款：一款是榮耀V20 在用的索尼IMX 586；一款是紅米Note 7 的三星ISOCELL GM1。
賬面數據上，兩款CMOS 均採用了1 / 2 英寸感光元件，提供4800 萬像素，採用四合一Quad Bayer（四倍拜耳）陣列設計。
不過，三星的GM1 雖然同樣採用了Quad Bayer 的RGB 排列方法，但相比於IMX 586，GM1 則是先將4 x 4 為一組排列的像素點按照同色像素排列合成為2 x 2 的四個大「色塊」，然後與鄰近的其他組交換色彩信息。
換言之，雖然同樣提供了4800 萬像素的感光元件，但在色彩輸出能力上，三星GM1 的陣列方式僅相當於1200 像素的表現，剩下的3600 萬像素需通過軟件插值來完成。
反觀索尼的IMX 586，不但使用Quad Bayer 陣列將陣列擴大為4 × 4，而且2 × 2 的排列方式為四格分散RGB 相鄰排列。因此，索尼IMX 586 更像是傳統定義的拜耳4800 萬像素感光元件。
除了使用Quad Bayer 陣列以外，索尼IMX 586 每一個像素都能單獨控制曝光時間，並同步輸出相片，此舉能大幅提升成像動態範圍，單張成像即可媲美當下慣用的多幀合成HDR 算法，從而降低ISP 和手機的負擔。
另一方面，由於大部分ISP 僅支持已使用多年的，傳統的Bayer 陣列，因此Quad Bayer 陣列設計所輸出的圖像，需要通過Remosaic 技術轉換到Bayer 陣列再輸出，三星GM1 將這部分交由手機端的硬件配合軟件算法去處理，而索尼IMX 586 可直接通過硬件實時處理完成，成像的速度和質量都要更勝一籌。
簡而言之，如果說前面的IMX 586 是硬件直出4800 萬，那麼GM1 就是通過軟件算法進行像素補充。而由於要進行二次合成，因此在使用4800 萬像素拍攝時，所花的時間比前面的硬件直出要更多一些。
通過實際對比能更直觀地看到1200 萬和4800 萬像素的區別。在下面幾組對比中，左圖是1200 萬像素的iPhone XS Max，右圖是榮耀V20，看小圖好像區別不大，但當我們將樣張均放大100%，就能看到不同像素在細節上的不同。
▲iPhone XS Max（左）/ 榮耀V20（右）樣張
▲iPhone XS Max（左）/ 榮耀V20（右）樣張
下面這組樣張能看到更明顯的細節處理區別，右邊樣張上的招牌文字、樓頂上的樹葉都能清晰可見，反之左邊的文字部分已經有點模糊了。
▲ iPhone XS Max（左）/ 榮耀V20（右）樣張
▲ iPhone XS Max（左）/ 榮耀V20（右）樣張
▲ iPhone XS Max（左）/ 榮耀V20（右）樣張
同樣地，IMX 586 和GM1 在4800 萬像素下也有一點區別。從紅米Note 7 和榮耀V20 的兩組對比樣張能看到，雖然同在超高像素模式下兩者都擁有較高的解析力，但在日光環境下，IMX 586 的細節表現要比GM1 稍勝一籌。
▲ 紅米Note 7（左）/ 榮耀V20（右）樣張
▲ 紅米Note 7（左）/ 榮耀V20（右）樣張
第二組樣張我選在了光線較暗的室內環境裡，局部放大到書架裡的書名，IMX 586 在暗部解析力方面的表現對比GM1 並沒有戶外那麼明顯。細節觀感上，GM1 的表現要更圓滑一些。
▲ 紅米Note 7（左）/ 榮耀V20（右）樣張
▲ 紅米Note 7（左）/ 榮耀V20（右）樣張
總體來說，其實無論是索尼IMX 586 還是三星GM1，他們都能通過兩種不同的方法來實現最終的4800 萬像素成像，同時也能在一定程度上提升畫面質量。但放大來講，通過算法合成的GM1 雖然能實現標稱的4800 萬，但在綜合表現上，仍然要比硬件直出的IMX 586 略遜一籌。
不過考慮到兩者的價格，999 元和2999 元存在著2000 元的價差，而且IMX 586 仍處於華為系產品的「獨占期」，因此紅米Note 7 的表現也無可厚非。接下來我更期待的是同樣採用IMX 586 的紅米Note 7 Pro，相信能達到榮耀V20 接近的效果。
其實也不是任何時候都是4800 萬
和此前P20 Pro 的相機原理一樣，儘管它們都能用不同的算法帶來4800 萬像素的成片。但實際上，雖然手機廠商一直都在用4800 萬來做產品的宣傳賣點，可在大眾最常用的「自動模式」下，相機的默認輸出仍然還是1200 萬像素，4800 萬像素需要在專業模式下手動啟用。
降低像素的做法，其實和為手機減壓有一定關係。從前面兩款CMOS 的原理解析能看到，無論是索尼還是三星，處理一張4800 萬像素的照片都需要SoC 和ISP 的支持才能完成，但這相比於目前的1200 萬像素照片，足有數倍之多。
因此為了降低處理元件的壓力，同時也為了不影響手機其他方面的體驗（比如拍攝速度、續航、存儲空間等），這些4800 萬像素的手機在默認情況下都是1200 萬像素輸出的。
▲ 榮耀V20 在48MP 狀態下不能變焦
當然這並不完全是件壞事，畢竟不是每個人都願意為得到極致的畫面細節，而額外付出手機續航和存儲空間的代價。
而且即便是分享到微博還是微信朋友圈，這些平台都會最大限度地壓縮圖片質量，縮短文件的上傳時間（微博可以手動傳原圖）。
所以從綜合體驗出發，雖然4800 萬像素擁有極高的細節保留優勢，但就目前的手機性能來講，1200 萬像素的體驗仍然會相對比4800 萬更可靠一些，同時也能滿足到大部分人的觀感要求。
高像素＝好照片？並不是絕對的
回望過去，手機廠商一直以來熱愛追求高像素，一方面其實除了為了達到「讓照片看上去更清晰」的最終目的以外，其實同時也想讓廣告宣傳更吸睛。
想要將像素的優勢發揮出來，最簡單方式就是直接升級照片分辨率，把遠處樹木的枝葉、天上飛的鳥、蝴蝶翅膀紋路這些細節最大限度地保留下來，突出高解析的作用。在過去，無論是過去的500 萬像素抑或是今天的4800 萬像素、前置還是後置，手機廠商在宣傳相機功能時，其實都離不開在「清晰度」上做文章。
我不否認更高的像素能給照片品質帶來更高的品質，但一張好照片是否取決於物理像素一項，我認為未必是絕對的。事實上，在「如何拍出好照片」這個問題上，存在著主觀和客觀兩種因素，客觀是手機內的軟硬件的綜合配置，主觀就是看拍攝技巧了。
比如說，三星的Galaxy S6 和Galaxy S7 的相機區別。
在Galaxy S6 這款手機上，三星為其配備了一枚1600 萬像素的IMX240 傳感器，到了更新一代的S7，這款手機裝配的是1200 萬像素的IMX 260，咋一看數據，新機的像素居然還要比舊款少400 萬。
▲ 圖片來自：Androidcentral
但這裡需要注意的是，IMX 240 和IMX 260 的CMOS 面積幾乎是一致的（IMX 240：1/2.6，IMX 260：1/2.55），雖然260 的像素分佈更少，可它的單個像素的面積分攤更大（1.12μm→1.4μm）。
▲三星Galaxy S6 / S7樣張對比.圖片來自：Phone Arena
因此相比起前者，IMX 260 雖然是犧牲了一定的畫面解析力，但在弱光場景下的表現反而要比240 更加明晰，綜合觀感更佳，最後我們便自然會覺得新機的成片比上一代更好看了。
所以究其根本，雖然物理像素能對成片的解析力帶來一定影響，但它在今天也不至於能對相機出品起到決定性作用。
更直觀的例子是DxOMark 的排行榜單，你會看到排在前10 的產品裡，雖然4000 萬像素的Mate 20 Pro 和P20 Pro 都排在了前列，但其實1200 萬像素手機在得分上也跟前者沒有太大的差距，實際上單純的物理像素對畫質的幫助有限。
況且，如今的相機功能已經有了軟件算法和AI 加持，即便是1200 萬像素，也已經能滿足到大部分用戶的需求。考慮到超高像素的CMOS 目前尚未正式量產、裝機成本較高和市場熱度平平，對於供應鏈掌控較弱的廠商而言，「跟著大部隊走」顯然才是目前最穩妥的做法。
站在普通用戶的角度看，雖然手機硬件升級是一件好事，但也不必過於追求像素上的大小，畢竟要用到超高像素的情況，還真沒多少。
