熟悉我们三易生活的朋友可能知道,我们是一向对智能手机上“超高像素”设计持谨慎态度的科技媒体。早在2019年,就曾撰文解释过超高像素设计在手机上的种种不实用性,并且也得到了大家的热烈响应。

老实说,我们并不是反对行业的进步,只是反对单纯为了硬造“卖点”,实则牺牲用户体验的那些所谓“新技术”。也正因为如此,当时间来到2020年,智能手机上的高像素拍照设计又发生了一些新变化时,我们觉得是时候再与大家来谈谈当下的最新技术潮流,以及它所导致关于用户体验和产品定位上的那些新动向了。

超高像素手机毛病多,对焦慢成为最明显槽点

讲真,对于2019年的绝大多数4000万及以上像素级别的智能手机产品来说,它们的超高像素相机问题简直多得堆起来。比如因为ISP性能不够,超高像素模式普遍不支持HDR、也不能使用AI画面优化;又比如说因为手机上的塑料光学镜头规模太小,清晰度太低,实际上光线经过镜头之后,本身的解析度就已经被消耗得七七八八了,从光学角度上就达不到数千万像素所需的信息量;又比如虽然手机上超高像素相机发展得热火朝天,但实际上我们常用的各大社交APP,几乎都没有对数十MB的超高像素原图做好准备——很多时候当你想要炫耀一下新手机的拍照时,就会发现原图要么无法直接发送,要么就是被社交平台给压缩得一塌糊涂,“超高像素”的优势荡然无存。

然而以上的这几条缺点可能都还不是最重要的,因为它们有的可能并不会被普通用户明显感知到,有的可能只在部分功能或者场景下才会体现出来。对于此前的超高像素拍照手机拍照方案来说,这些数千万像素机型真正共通的,而且最明显的短板其实体现在了对焦性能上。

不知道大家有没有发现,自从换上了新款的超高像素手机之后,日常拍照过程中虚焦的比例似乎突然一下就变高了。过去从未注意到的相机“拉风箱”的现象开始出现了,甚至偶尔想拍点微距的小物件,结果发现怎么也对不上焦的情况都时有发生。

为什么会这样?这是因为对于当今的手机CMOS而言,主流的对焦方式基本上都是采用的“相位对焦(PDAF)”,它的原理是通过计算传感器上不同位置的感光单元采集到的画面之间的位置偏移值,进而推测出被摄对象的距离。这与我们人类通过双眼观察物体,再由大脑计算相位差从而估算距离的原理是一模一样的。

但问题就在于,人类的每一只眼睛都有至少等效于400万像素的“分辨率”,当我们用双眼估测距离时,实际上是两张400万像素的图片进行相位对比和计算。但是对于一颗数千万像素的、采用相位对焦设计的手机CMOS而言,它上面真正可以用于对焦估测的像素少则数百个,至多也不过才几十万个。如此一来,由于“对焦分辨率”严重不足,就会出现对焦计算迟迟不出结果,甚至对焦出错的现象。体现在手机上,就是明明几千万像素的相机,但就是对焦特别慢、或者干脆合不了焦。那么既然焦都对不上,那拍照的清晰度自然也就无从谈起了。

老技术能够解决新问题,引得各家纷纷效仿

更讽刺的是,当我们使用着“现代”的超高像素智能手机,然后觉得它的对焦表现不能令人满意时,这除了它本身CMOS对焦设计上的不足之外,还因为在超高像素手机兴起之前,那些更加古老的手机拍照方案,其实是拥有更好的对焦设计的。换句话说,也就是我们对于超高像素机型在对焦表现上的不满,某种程度上是因为我们早就用过了更好的技术。

什么好技术?它的名字叫做全像素双核对焦。简单来说,它就是让一颗传感器上的所有像素都参与对焦侦测,然后两个成对的像素之间两两进行相位比对,最后在拍照时,再把每一对像素“二合一”视为一个大像素进行感光。比如说,有的朋友可能会记得索尼的IMX362、IMX363这两款经典的1200万像素方案,它们所以采用的就是全像素双核设计。实际上传感器上一共有2400万颗感光单元,对焦的时候两两成对,一帧就能获取1200万个相位测距结果,成像的时候两两成对,相当于1200万颗大像素。很显然,相比于普通相位对焦一帧才进行几百到几十万次相位检测,全像素双核对焦CMOS在相同时间内的对焦检测量要大得多,最终正确合焦的速度自然也就快得多了。

正因为如此,当手机厂商经历了2019年盲目的“像素大战”之后,他们终于意识到,光追求高像素,手机用户的感受不一定就好。而要想改善超高像素CMOS的对焦能力,最简单的方法莫过于将过去的全像素双核设计重新启用,将它与现在的CMOS方案相结合,创造出既有高像素、又有高对焦速度的新产品。

第一款采用此一思路的智能手机,是发布于今年初的OPPO Find X2系列。它定制的索尼IMX689传感器使用了被称为“全像素全向对焦”的改进型全像素对焦技术,通过让四个像素(而非过去的两个)共用一个微透镜,同时全部像素参与对焦侦测的设计,Find X2系列不仅实现了我们至今为止实测过超高像素机型中,最快的对焦速度和最高的对焦成功率,它甚至还能只用主摄就做到极佳的超微距(对焦)拍摄体验,简直令我们这些此前受够了超高像素慢对焦手机的老玩家感动不已。

有了第一个成功案例,“新技术”的普及自然就成为了水到渠成的事情。在那之后,包括华为P40系列(索尼IMX700,支持四像素合一之后的全像素双核对焦),一加8 Pro(和Find X2 Pro为同款定制IMX689,全像素全向对焦)迅速跟进,均取得了不错的口碑。而到了前几天,我们更是迎来了第一款即将面向公开渠道发售的此类新款CMOS,三星GN1。

从目前的公开信息来看,三星GN1采用了和大名鼎鼎的1亿像素方案HMX、HM1相同的1/1.33英寸超大底,其实际感光单元数量为1亿像素,对焦时为5000万像素+5000万像素的全像素双核工作模式,成像时则可选1亿像素(此时双核对焦无效)、5000万像素(双核对焦模式)、1250万像素(双核对焦+四像素合成模式,和IMX700相同)三种不同分辨率。从技术上来说,它基本上可以看做是三星版本的“IMX700”,但由于GN1并非定制款CMOS,因此它可能会造福更多手机品牌,帮助他们在如今这个超高像素时代重新补足对焦性能上的短板。

2020年,超高像素手机或靠对焦分出“三六九等”

很显然,对于2020年那些目前尚未推出、且志在创造手机摄影新高度的旗舰设备来说,确实能够大幅提高手机对焦速度、进而变相改善拍照清晰度和摄像质量的全像素对焦技术,在大底高像素时代的“复辟”绝对是个不容忽视的趋势。比如说,就在三星官宣GN1之后不久,vivo方面相关人士就在社交媒体上暗示,后期机型将有望用上这款新的5000万像素大底双核对焦CMOS。

有意思的是,这样一来,实际上也就为我们在如今这个集体大底高像素的时代,辨识智能手机的相机水准提供了一些新的思路。典型地来说,只有2020年推出的一部分超高像素旗舰拍照机型,才会用上具备全像素对焦机制的新CMOS,而它们无论是在画质还是在一般消费者的使用感受上,都显然位于当前的第一梯队。

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三星S20 Ultra的1.08亿像素主摄没有全像素对焦,所以它追加了ToF传感器进行辅助

除此之外,对于部分2019年底或2020年初上市的旗舰产品而言,它们还没来得及用上新的对焦设计,但厂商也意识到了旧型高像素CMOS在对焦能力上的不足,并为其配备了激光辅助测距,或是ToF测距传感器来起到近距离改善对焦性能的效果。这使得此类高像素机型具备有限场景(主要是近距离内)的高速对焦能力,但依然不如新传感器的搭载机那样迅速,也无法在拍摄远景时实现高速合焦,因此自然在拍照的综合体验上稍逊一筹。

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当然,对于更多的高像素智能手机来说,它们是不可能用上昂贵的、带有全像素对焦的旗舰级CMOS,也没有配备额外的辅助对焦测距模组。这就意味着旧式高像素CMOS对焦慢、追焦差、微距合焦困难的短板,将会暴露无遗。这不仅仅会直接影响到日常使用中拍出照片的清晰度,而且旧式CMOS选择和缺少辅助对焦设计,也说明此类“高像素”机型必定并非真正以相机表现作为设计重点。说得直白点,它们就是2020年高像素智能手机中的“末流”,或者说是绝大多数。

但是在这里我们并不是说,智能手机的拍照水准仅仅是以对焦速度作为划分依据。但从对焦设计这一个小细节上,其实就能看出不同级别机型对于新技术的采纳速度,以及它们的“大底高像素”究竟是真正为了实现拍照高画质而生,还是仅仅作为一个表面上好看的卖点而已。