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三星S20的一億像素很厲害嗎 簡單了解一下相機(jī)的成像原理

454398 ? 來源:cfan ? 作者:cfan ? 2020-08-28 15:55 ? 次閱讀

萬眾期待的系列旗艦。三星一口氣發(fā)布了三款旗艦,分別是Galaxy S20、Galaxy S20+和Galaxy S20 Ultra。簡單概述幾個關(guān)鍵詞:5G、驍龍865處理器、120Hz高刷新率、2K+ AMOLED屏幕和1.08億像素廣角鏡頭等都是三星Galaxy S20系列的亮點(diǎn)。

正如此前三星官方在推特上的預(yù)熱一樣,這次的新品將掀開攝影史新的篇章。其中三星Galaxy S20 Ultra后置攝像頭搭載的1.08億像素主攝、100倍數(shù)碼變焦技術(shù)可以說賺足了人的眼球。 三星這顆1.08億像素到底有啥用?100X變焦對于人眼視力的延伸又有什么意義呢?

01像素是構(gòu)成一張照片的最小單位

在搞清楚像素之前,我們要簡單了解一下相機(jī)的成像原理。


人眼視網(wǎng)膜類比相機(jī)的感光元件

用人眼來比喻,晶狀體相當(dāng)于鏡頭,視網(wǎng)膜相當(dāng)于感光元件,反射光線透過晶狀體投射在視網(wǎng)膜上再通過視覺神經(jīng)傳遞給大腦。簡單來說,被拍攝物體反射的光線透過鏡頭打在感光元件上最終才會成像。

對于手機(jī)拍照來說,最重要的當(dāng)屬感光元件。膠片時代感官元件指的是底片,而發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)、智能手機(jī)年代,感光元件就是指鏡頭后面用來接收光線的一塊小板——CMOS。


由三星打造的 ISO CELL Bright HMX是全球首款一億像素CMOS

CMOS的大小會直接影響透過光線的多少,最終影響手機(jī)的成像畫質(zhì)。此外,CMOS對于光線的敏感程度,將直接影響相機(jī)在暗光環(huán)境下的成像表現(xiàn)。更大的底,在單個像素面積相同的條件下能堆積更多的像素點(diǎn),“底大一級壓死人”就是出自這里。

像素代表什么?

像素是構(gòu)成一張照片的最小單位。我們看到的圖片其實都是由每一個像素點(diǎn)組成,而每一個單獨(dú)的“色點(diǎn)”就是我們常說的像素。一張圖片由4800萬個色點(diǎn)組成,那么圖片像素就是4800萬。

以此類推,三星Galaxy S20 Ultra搭載的1.08億像素攝像頭,所拍攝的圖像就由1億800萬個像素點(diǎn)組成。像素越高意味著同一張大小的圖片里容納的像素點(diǎn)越多,對比低像素,高像素圖片里的細(xì)節(jié)保留會更加豐富。

另外,三星Galaxy S20 Ultra這次的一億像素不止是簡單堆砌出來的高像素,它是建立在一塊1/1.33英寸的感光元件基礎(chǔ)上的,感光元件與高像素相互配合才能發(fā)揮最大的作用。

那么對于普通用戶,三星Galaxy S20 Ultra這顆1.08億像素攝像頭帶來了什么改變?

021.08億像素攝像頭帶來了什么改變?

1.08億像素?fù)碛懈叩姆直媛?/strong>

在1.08億像素攝像頭加持下,照片的清晰度和細(xì)節(jié)處理都要比6400萬像素和4800萬像素都強(qiáng)。對于我們普通用戶來說,高像素帶來的便利就是讓照片后期剪裁發(fā)揮更大的空間。例如我們經(jīng)??吹揭恍┠L卣掌糯蟮窖劢廾己芮逦?/p>

三星“夜視儀”更加名不虛傳

三星的暗光拍攝能力從三星Galaxy S7系列開始就已經(jīng)奠定了基礎(chǔ),三星“夜視儀”的稱號也是也在那時廣為流傳。


三星Galaxy S20 Ultra主攝的像素9合1技術(shù)讓暗光成像畫質(zhì)更強(qiáng)

為了最大程度優(yōu)化這顆攝像頭的暗光拍攝能力,三星Galaxy S20 Ultra主攝像頭提供了9合1模式,也就是將9個像素合并為1個,通過多個像素合成一個大像素的形式來增加單像素的感光面積,大幅提高在夜景下的拍照能力。

早在2019年11月,三星就曾提交過命名為“Bright Night Sensor”的商標(biāo)。該注冊類別為第9類,涵蓋了攝像機(jī)、智能手機(jī)圖像傳感器產(chǎn)品線,不難讓人聯(lián)想到三星Galaxy S20系列在夜拍方面將獲得更大的提升。

短視頻時代需求 高像素是手機(jī)發(fā)展方向

5G時代短視頻爆發(fā)式增長,用戶對于視頻拍攝的需求越來越高。三星Galaxy S20 Ultra可以支持錄制最高8K 30fps的視頻,同時光學(xué)防抖加持,讓用戶拍攝的個人Vlog,或是直播等視頻內(nèi)容更加得心應(yīng)手,整體畫面也會得到質(zhì)的提升。

03“一億像素”的支撐少了它可不行

圖像算法加持讓硬件發(fā)揮更大作用 反之也一樣……

建立在相機(jī)硬件基礎(chǔ)上,手機(jī)拍照的畫質(zhì)如何更多是取決于手機(jī)內(nèi)部的圖像算法。算法是什么,通俗來講,這是一種手機(jī)內(nèi)部自動修圖系統(tǒng)

例如當(dāng)你拍攝夏日的風(fēng)景時,很容易因為中午太陽太亮而導(dǎo)致天空過曝,而強(qiáng)大的算法卻可以降低曝光而獲得一張出色的照片。谷歌Pixel系列手機(jī)就因為強(qiáng)大的AI深度學(xué)習(xí)算法而出名,這點(diǎn)三星也不例外。

三星Galaxy S系列旗艦的算法經(jīng)過多年的技術(shù)積累,技術(shù)團(tuán)隊早已形成體系。三星Galaxy S20系列的AI圖像算法搭配1.08億像素傳感器,亮光環(huán)境拍照高分辨率展現(xiàn)更多畫面細(xì)節(jié),暗光環(huán)境成像又可以降低噪點(diǎn)、增強(qiáng)畫質(zhì)。

像素逐年提升是趨勢 軟件算法不斷跟進(jìn)才能協(xié)同

HDR算法對于相機(jī)銳度,色彩的調(diào)校更為精致,甚至讓超級夜景成像也變得游刃有余,讓手機(jī)拍照能夠滿足用戶大部分場景下需要。

軟硬件是相互成就的,一億像素的超高分辨率成像需要手機(jī)處理器在短時間內(nèi)做大量的運(yùn)算。處理器的性能比較弱,在一億像素模式下,拍照需要處理的時間非常長,影響拍照體驗。按照慣例,三星Galaxy S20系列采用的是高通驍龍865和三星Exynos 990。根據(jù)以往的經(jīng)驗,國行版會搭載高通驍龍865處理器。

驍龍865內(nèi)置Spectra 480 ISP,可以實現(xiàn)20億像素/秒的處理速度。錄像方面,驍龍865支持4K@120幀、8K@30幀的錄制,支持杜比視界視頻拍攝,而且在拍攝4K HDR視頻拍攝過程中可以進(jìn)行64MP拍照。驍龍865處理器對像素處理速度讓三星Galaxy S20系列的拍攝體驗更好。

除了像素數(shù)之外,傳感器的大小、手機(jī)處理器、軟件算法等等都對成像有著非常大的影響,三星Galaxy S20系列無論是在相機(jī)的硬件堆疊,還是軟件的優(yōu)化算法上,都拿出了“標(biāo)桿”旗艦該有的特點(diǎn)。

04100X變焦實現(xiàn)人眼視力的延伸

三星Galaxy S20 Ultra配備1.08億像素廣角鏡頭+4800萬像素的長焦相機(jī)+1200萬像素超廣角鏡頭+ToF傳感器,并支持10倍光學(xué)變焦和100倍數(shù)碼變焦。除了1.08億像素主攝之外,100倍數(shù)碼變焦也破了手機(jī)成像的新紀(jì)錄。


三星Galaxy S20 Ultra支持100倍數(shù)碼變焦

什么是變焦

變焦,可以理解為焦距的改變,焦距的改變意味著畫面中物體大小的改變,焦距變大的時候視野變窄,物體在畫面中所占比例變大。站在同一位置拍攝,遠(yuǎn)近景的切換只需要調(diào)整焦距就可以了,所以長焦鏡頭充當(dāng)?shù)木褪恰巴h(yuǎn)鏡”的角色。


三星Galaxy S20 Ultra變焦鏡頭采用折疊式構(gòu)造 這樣可以減少鏡頭凸起

數(shù)碼變焦的時候相機(jī)將當(dāng)前畫面裁切放大畫面,同時通過內(nèi)部的算法來填補(bǔ)放大后空缺的像素,數(shù)碼變焦的原理決定了圖像會有損失。因此,三星Galaxy S20 Ultra配備了4800萬像素的長焦鏡頭,高像素讓畫面在二次裁切的時候仍然可以獲得出色的效果。

寫在最后

智能機(jī)時代以來,手機(jī)攝像頭傳感器的像素一直在飛速提高。從4800萬像素到6400萬像素,現(xiàn)在三星Galaxy S20 Ultra又加入了“一億像素”俱樂部。三星Galaxy S20 Ultra搭載的1.08億像素主攝、100倍數(shù)碼變焦技術(shù)給手機(jī)影像帶來了新的熱點(diǎn)。

或許很多人還在糾結(jié)一億像素到底該不該升級,三星Galaxy S20系列的實際成像表現(xiàn)就足以解釋一切,畫質(zhì)提升就是真理。作為安卓標(biāo)桿,三星Galaxy S20不僅在硬件上堆料十足,軟件算法上也是下足了功夫。手機(jī)攝像頭傳感器的高像素發(fā)展是一種趨勢,但只提升單項的話,就會產(chǎn)生瓶頸。提升像素、增加傳感器尺寸的同時,跟進(jìn)AI算法更迭,軟硬件相輔相成,最終才能達(dá)到完美的平衡。

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