用了一堆黑科技,为何手机拍照还是差(CMOS篇)

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要讲到手机传感器的进步,就不能不提到传感器像素方面的“大跃进”——从2000年仅具备10万像素的世界首款拍照手机夏普J-SH04,到2002年摄像头可拆卸的索尼爱立信T68i也才“进化”到了30万像素,拍照效果只能作娱乐之用,毫无记录意义。


之后又过了3年,随着索尼爱立信于2005年发布K750i,200万像素、自动对焦系统和氙气闪光灯第一次出现在手机上,独立快门键和专门设计的界面让手机的拍照体验第一次有了接近(当时的)数码相机的感觉。之后诸如诺基亚N93(2006年,320万像素,三倍光学变焦),N95(2007年,500万像素),索尼爱立信C905(2008年,800万像素),手机的拍照像素开始加速提升。

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到了塞班末期,诺基亚808 pureview以4100万像素(冗余设计,实际有效像素3800万)以巨大的机背隆起为代价实现了至今没有被其他手机厂牌超越的解析度——但有趣的是,那时,移动社交已经兴起,808强悍的拍照实力反倒不利于社交传播,最终也没能拯救塞班、拯救“那时的”诺基亚。


808 pureview的像素数量直至今日也没有其他厂牌的手机能够超越——如果要说“手机中的单反机”,那也是非它莫属了——事实上当时诺基亚也确实请了不少摄影师来宣传808。那么,为什么时至今日,我们很少看到再有使用808或是之后的Lumia1020“代替单反”的呢?其实原因很简单,就是即便是到了如此“高像素”地步的手机,其画质和单反甚至是和单电都还差得十万八千里。

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为什么这样说呢?稍微对相机有些常识的人都会听说过“底大一级压死人”这句话,这里的“底”指就是手机/相机的传感器,而“底大”则是描述的传感器尺寸。到底有多大呢?看看下面的这张不同传感器尺寸的对比图就知道了(注意,为了让大家看得清楚,图中传感器面积为近似四倍放大之后的大小):

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能明显看出,和高端相机(为什么我不说单反?是因为现在连中画幅都有无反相机了)使用的中画幅以及全画幅感光元件尺寸相比,手机上常见的1/3.06吋和1/2.3吋感光元件简直是小的可怜(你得在脑中将其缩小四倍,因为这是放大示意图)!


由于数码时代的感光元件们依然“遵照”着胶片机式的光学原理,靠镜头将捕捉到的光线投射到感光元件上来产生影像,因此问题就很简单了:越大的“底”,在光圈相同的前提下,单位时间所接受到的光线信息量肯定更多。此时,如果“大底”的像素数量和“小底”相近,那么每个像素的进光量(感光能力)大底都会更高;而如果“大底”选择和“小底”差不多大的像素面积,那么就意味着总像素数量“大底”传感器将会是数倍多于小底传感器——相较之下,成天将不到黄豆(绿豆?)大小的传感器相互比较大小的做法就显得如此可笑了。

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当然,有的人可能要问:那手机上就没有真的大底了么?事实上从某种程度上来说是有的:譬如我们之前的文章中提到的松下CM1手机,就具备高达1吋的大型CMOS,而过去的一些老“拍照机”索尼爱立信K850i、诺基亚N95等,其传感器尺寸实际上比现在的手机也都要大得多


为什么现在手机普遍“小底”呢?除了现在已经几乎不存在纯粹的“拍照专业手机”,厂商要综合考虑成本控制之外,那风行业界的超薄机身也是罪魁祸首:因为超薄机身设计,电池几乎占据了整个机身中下部的空间,哪还有位置留给巨大的CMOS以及闪光灯组件?

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所以在“底”比起真正的“相机”小了不止一级的情况下,指望手机能有相同或者相近水准的画质、感光都是不现实的。

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