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手机都有一亿像素了,而比手机画幅大很多的全画幅相机为什么没有

2020-09-06 12:44阅读(63)

手机都有一亿像素了,而比手机画幅大很多的全画幅相机为什么没有上亿像素?:谢邀回答,相信有这个疑问的朋友不在少数。其实早在手机上的CMOS图像芯片像素达到480

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谢邀回答,相信有这个疑问的朋友不在少数。其实早在手机上的CMOS图像芯片像素达到4800万(代表型号索尼IMX 586)级别时,我就在网上看到了一种说法:单反什么的应该可以淘汰了,以后拍照就是手机的天下。这其实是一种外行的说法,如果在评价成像能力时只看像素这个“数字”,它是毫无意义的。下面,我就从三个方面简要的谈一谈为什么相机不采用上亿像素的CMOS图像芯片。

1.成像系统层面——相机镜头的绝对碾压,CMOS底面积的绝对碾压

成像是一个系统的活,前端有镜头,中间有CMOS芯片,后端有算法处理,先要有这个概念。

对摄影器材稍有了解的人都知道,相机身上最贵的部分是哪个?不用说,肯定是镜头。相机的镜头种类繁多,有各种用途的镜头可以选择和替换,并且在焦段,透光,防抖,防畸变等方面的性能与手机镜头压根不在一个次元。现在市面上的手机镜头百分之99都是塑料材质,并且大多数为定焦镜头,就算是近一两年推出的光学变焦镜头,它的性能就算与市面上最差的相机镜头相比,也有几个量级的差距。就算是再不懂行的人,看一看相机镜头与手机镜头的外观也能认识到这一点。

再说CMOS的底面积,最通俗的一句话就是“底大一级压死人”。不说什么微观结构、噪声之类的专业理论,最通俗解释就是CMOS传感器的面积越大,接受光的能力越强,同样的光照进来,面积大接受的当然多。同样像素,如果传感器越大,那么单个像素的面积也就越大,能够接收的光线也就越多。光线多有啥好处?光就是这个世界给你的信号,接受越多,信号越强。信号越强当然画质越好。手机的CMOS芯片底面积大小,各位把手机翻过来一看就有一个概念;而相机的CMOS底面积,可以参考下面这幅图。

手机在一开始的前端输了,在CMOS底面积上又输了,所以它怎么办呢?当然要在芯片本身想办法——镜头做不好,底面积做不大,那就做高像素啊。所以高像素的CMOS登场了。说白了,手机的CMOS做这么高的像素,是为了弥补它成像系统的先天缺陷,解决一些场景的问题。其中最主要的就是解决变焦问题和高感光度(ISO)问题。

前面说过,手机镜头绝大多数是定焦镜头,就算是新出的光学变焦到10倍已经不得了,并且因为变焦镜头体积有限还存在畸变,衍射等一系列问题。所以解决变焦问题的普遍方法就是数码变焦。数码变焦的本质是剪裁。设想如果CMOS本来就800万像素,数码变焦一下成了200万,照片一下子就全糊了;但是原本是4800万像素,数码变焦后还能有1000左右的像素,那总归是很实用的。

手机上的高ISO因为CMOS芯片硬件原因并不全部通过硬件实现,高ISO效果有很大部分是高像素+软件算法降噪实现的,这里具体的原理比较复杂不展开,反正总之就是需要高像素。最简单的例子,你在夜晚用同一台手机的1200万像素模式和4800万模式分别拍夜景,一眼就能看出区别,1200万模式的效果肯定要差一些。

2.用户需求层面——普通用户用不着8K以上的成像

看懂了第一点,这一点就很好理解。由于相机的镜头超好和CMOS芯片的底面积超大,不会存在手机上的种种问题,需要拿高像素去弥补。这里我们来算一笔账,4K分辨率是4096×2160,也不过1000W左右像素,8K分辨率拿常见的7680×4320来说,也仅仅需要3300W像素足矣。所以现在市面上主流的普通消费级单反像素都在3000W~4000W的水平。

也不是说,现在所有相机都没有上亿的像素。比如,富士GFX100就有1.02亿像素,它的售价大约为7万人民币;哈苏H6D-400C更是有4亿像素,但是它的售价达到了38万人民币。看看这些价格,是不是觉得还是手里4000W像素的佳能香。这些高端甚至是专业的相机,能拍出16K,24K,甚至32K的照片,但是一般的用户用得着吗?用得起吗?所以,这一部分相机自然的被排除在外了,就认为全画幅相机就没有上亿像素,哈哈~

3.商业成本层面——低成品率与低研发回报的双重打击

集成半导体工艺上,大尺寸传感器良品率一直是个问题。大底面积的CMOS传感器芯片也面临着此困境,研发投入至今也没有明显的提升。所以导致大底高像素的CMOS芯片价格奇高不说,还使得在这方面的研发和新技术应用变得异常谨慎。

大面积CMOS芯片的低成品率与低回报的持续打击,使得厂商的积极性逐渐下降。反观手机的小尺寸CMOS,索尼半导体在这个市场上赚的盆满钵满,向前推进的动力自然就很强。现在的局面的是,新技术一般都先应用于小尺寸也就是手机的CMOS芯片,相机上BSI、堆栈式的大底面积应用比手机晚了很多。


好了,以上就是我个人对于相机上为什么不采用上亿像素的CMOS图像芯片的解读,希望对解答楼主的疑问有所帮助。

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这个问题非常棒!

画幅,也就是我们说的CMOS,通俗的说就是我们常说的“底”。

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这里就有一个产品定位的问题,手机的相机定位并不是专业相机,手机相机更多代表着随拍,后期处理也就在手里里加个美颜,加个滤镜等等,然后上传社交媒体,比如朋友圈,微博,而这些代表着不需要太高的画质,也不需要照片有多么精细的质量。

而全画幅相机,本身的定位是专业相机。用相机拍出来的照片有些需要打印出来,有些甚至做成广告牌,有些需要放在网站首页,有些需要拿去参加摄影比赛,而这些,代表着照片需要超精细的质量。

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全画幅相机的CMOS比手机的确实大很多,想塞下一亿像素颗粒是比塞在在手机的CMOS里更加容易。但是相机需要考虑的不只是像素,还要考虑成像的其他素质,比如宽容度,高感,色彩过渡,细节锐度还原等等。而很多因素和高像素是处于矛盾的存才,比如高感 宽容度,和高像素,想在这两者之间做出权衡,是非常不容易的。比如索尼的A7M3有两千多万像素,A7R3有四千多万像素,A7R3拍出来的照片更加清晰,但是高感方面却不如A7M3。所以介于这些因素,全画幅相机目前还没有上一亿像素。

而手机的一亿像素,就只是一亿像素,拍出来的照片,放大后的细节远远不如相机四五千万像素的细节,更不用提什么宽容度,高感,这些原因不只是手机的CMOS,还有镜头的原因,手机的镜头跟相机镜头,比较一下体积都能了解其中奥妙。不过对于手机而言,这个成像素质,对于日常自拍,发发社交媒体是足够用了。


总结一下还是产品定位不同,不能说哪个好哪个不好,只是针对的人群不同。

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先要说一下数码设备感光的基本原理,问题自然就会清晰很多。无论手机还是相机的像素数量的多少并不能决定所拍对相影像信息的总量,而是由镜头后面的感光原件单元的大小起决定作用(ccd或coms)它的作用类似传统相机的胶片,负责记录镜头捕捉到的的图像,只是胶片用的是光化学转换方法,感光元件用的是光电转换方法。感光原件元上排列着非常多的可以接受光线强弱信号转换的小点,这些小点就是所谓像素,所以数码相机像素数量就是这些小点的总量。图像被投射到感光器件上时每个像素记录对应位置的光线强度并转化成电信号,经过处理后最后变成我们常见的照片文件,这就是数码相机的基本原理。

为了适应各种不同设备的安装及设备自身成本的控制等诸多原因,所以感光元件有了不同的尺寸设计,同样像素的感光元件尺寸也可以被设计成不同面积的大小,同时使像素的感光单元形成大小差异,我们可以思考一下同样一套房,大小不一样,住的感受会一样吗?所以感光面积单元的大小是决定成像效果的根本原因。比如更大的感光元件就用更大镜头提供更大的成图像条件,那么镜头就变大了,进入的光线就更多了,感光器件接收到的信息自然就会更多,所以像素相同的情况下感光元件的尺寸越大那么单个像素的尺寸一定也越大,大像素的好处是可以接收更多的光线信息,转换成的电信号也就更准确,结果就是图像更干净清晰,尤其是在光线很弱的环境,比如晚上,效果尤为明显,网上有很多同样像素的手机和单反拍摄的照片对比,一看便知。最后一个就是面积越大越贵,这就是为啥像素相同的相机有的很便宜有的很贵的原因。很重要的一个结论是无论手机相机只谈像素数量是没有意义的,必须结合感光元件的尺寸讨论才有意义。

为了有个直观的认识,下图有主要感光元件的尺寸对比:

最大的叫“全画幅”,意思是说他和传统的胶片尺寸一样大,最小的红色那个是 iPhone 的,而比 iPhone 大些的一般是用在中低端数码设备上的,也就是说 一般手机 的感光 器件不可能达到数码相机的水平,其实iPhone在手机里已经算很大了,很多手机用的更小。这是也是手机照片经不住放大看的根本原因!一句话概括,不谈感光面积的像素论都是耍流氓!


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目前手机摄像头主摄的主流像素数量大约在4000w-6000w之间,而三星的一亿像素传感器已经用在了S20U和小米10系列上,虽说表面一亿像素看着很厉害,但是手机的传感器因为尺寸仍然较小,所以即使能达到一亿像素,也需要多像素合一的技术来提升单像素尺寸,从而提升画质,所以手机传感器更多的是靠高像素进行多合一来提升画质的。

而传感器更大的全画幅单反相机并没有使用所谓的多像素合一技术,这些专业设备的传感器是多少像素就会输出多少像素,可以说是实打实的像素输出,因此目前的主流微单和单反像素数量都还在2400w-3000w左右,能上4000w像素的都是上万元的旗舰机了。从这方面来说,即使是一亿像素手机传感器,四合一之后也不过是2500w像素,但是单像素面积和输出质量仍然比不过2500w像素的全画幅相机,这就是所谓的“底大一级压死人”。

目前,手机的拍照画质提升瓶颈并不在于像素数量,尽管像素数量也需要稳步提升,但是更需要提升的还是传感器尺寸、暗光和快门表现,如果一昧走提高像素的路子并不是正确的选择。

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先不说到底什么是像素?也不说像素不是清晰度这样的常识问题,我就给你打个比方:一般相机都比手机大,手里相对相机来说又比较轻,就像相机是个尺寸大小的正常人,而手机呢,就是一个一米都不到的侏儒。那么除了外观尺寸不同外,正常人和侏儒相比,内在是不是也不同?各种器官都小一号吧?正常人也是人,正因为正常,所以平时也就默默无言,没必要到处去宣扬自己是个人,本来就是嘛!而侏儒呢?正因为自己比不上正常人,偏偏自尊心又重,于是到处宣扬自己某方面很出色,比如我虽然个头小,但我不光有和正常人一样的身体机能,而且因为小,所以袖珍的都是精华,所以我比正常人出色,但侏儒说来说去,有一点却忘了,不管他怎么吹,个头摆在那,即使你再强,正常人一巴掌就能呼死你,而且都不带有问题的!

没看明白?手机里面的传感器就那么大,而相机的呢?即使再差的相机里,因为个头的关系,配置的传感器也不是手机能比的。

像素只是手机厂商忽悠普通人的广告手法而已,它不是清晰度,最多就是一张拍摄成片能放大的最大值罢了,而手机的屏幕才多大?所以稍微像素高一点,就会让人觉得很清晰!但要是拿到电脑上按照电脑显示器的大小比例放大呢?那时手机厂商狂吹的几千万,一亿像素就成了渣,图片上的噪点都没法看!甚至比不上相机的五百万像素信不信?

有一点你可以试试,一两千万像素相机所拍的照片,你可以随便截取局部,甚至可以把一张照片分割成几十张,再继续放大,清晰度依然不减……而用手机拍的呢?用再高像素的手机拍的照片,试着随便一分割,就没法看了,一片模糊……

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佳能2014年就展示出截幅1.2亿像素CMOS,至于为什么没在135系统相机上装备,主要原因是目前镜头的解析度达不到这么高的要求。5Ds相机5000万像素级别,解析度能满足的镜头也就是近几年上市的几款红圈镜头,其官网上有适配的镜头列表。因此说手机号称1亿像素存粹是忽悠消费者,绿豆粒大小的镜头根本不能与相机大口径镜头相比,像素是堆砌到如此高,画质根本就达不到相机的水平。手机使用这么高的像素,真正受益的是存储器厂商,手机必须使用大容量存储空间。

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又是被手机厂商成功忽悠的,高像素都是噱头,没有大底没有用,决定画质除了像素,还有CMOS大小

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手机一亿像素是硬件插值的,并非有效像素

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细节不行,比不上。

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全画幅说没有,但有哈苏!