1亿像素手机拍摄效果真的好吗（1亿像素是摄影的未来）
哔哩哔哩up主“老师好我叫何同学”发布的一段视频中，up主拍摄了与500多万粉丝的合影，可谓是别出心裁，给人眼前一亮的感觉。
而之所以能拍摄出如此信息量巨大，解析力出色的全景照片，要归功于一部4亿像素哈苏H6D-400C MS中画幅相机。
高像素相机能带来更高的解析力，更多的画面细节，是未来摄影的必然趋势，这一点毋庸置疑。但这只能是相对于专业摄影设备而言，那些声称手机1亿像素吊打低像素单反的厂商，纯属胡编乱造。
现阶段而言，1亿像素并不是手机摄影的正确发展方向，当然作为噱头就另当别论。将手机镜头与专业设备相提并论，就是在拿消费者智商开涮。
以哈苏这部相机为例，它仅配备了1亿像素中画幅CMOS传感器，通过像素位移技术，能够拍摄出4亿像素的照片，其传感器尺寸达到53.4×40mm。
而同为1亿像素的小米10pro，传感器尺寸仅为1/1.33英寸（感光面积约7.2×9.6mm）。
那么小尺寸传感器最明显的弊端是什么？噪声
CMOS传感器的工作原理可以简化为“光电二极管采集光信号产生电子→电子逸出产生电压差→电压差通过放大器进行放大→压差通过模数转换生成数字信号→数字信号传递给后续处理器”
前照式4T-APS CMOS像素阵列简模
光电二极管在采集光信号时会受散粒噪声的影响，这一点在动辄单个像素尺寸0.8微米的手机镜头传感器中表现得颇为明显。
原因是光具有波粒二象性，宏观视野中，光以波的形势存在。但在微观视野中，光就会表现出行踪不定的粒子特性。光子不再具有速度、位移等宏观物理特性，而是以一定的概率出现在不同的区域，在物理学中称之为“概率波”
由于光的波粒二象性，就导致了即使在同一光照条件下，分布在极其微小的像素中的两相邻光电二极管，采集到的光信号也会出现的偏差，进而导致其产生的电压存在误差。
除此之外，受制于工艺精度和材料本身的性质不同，电路中各个接口和线路在传输信号时也会产生干扰信号。如此一来，存在误差的信号经过传输，噪声被指数级放大，最终导致照片的纯净度和动态范围大幅减小，成像效果不理想。
一方面，从数学角度来讲，与泊松分布原理有关。
举个简单的例子，抛两次硬币，硬币出现正面朝上的次数占比可能是1、0.5、0，但是如果抛两万次，两百万次......硬币出现正面朝上的占比会越来越接近0.5。
放大传感器的尺寸就大致是这种思路，散粒噪声固然不可避免，但可以通过提升感光面积，增大单位曝光时间内光电二极管逸出的电子数量；同时提供足够大的空间，不但提升了有效信号的大小，而且降低了像素间的串扰影响。
简单的讲，如果单个像素尺寸很小，相邻两个光电二极管产生的电子个数可能是37，46，经过信号放大后，像素的灰度值信号会产生非常大的差异。单个像素很大时，两个相邻二极管产生的电子个数就可能是1050、1060，像素之间的灰度值误差相对于整个有效信号而言，显得微不足道。
反映到照片上就是更高的信噪比，更纯净的画面，和更宽广的ISO调节范围。
另一方面，更大的像素尺寸意味着更多的线路空间，传统CMOS像素阵列，主要有3T-APS、4T-APS、5T-APS结构。
以3T-APS为例，每个像素由一个光电二极管和3个晶体管组成，光电二极管负责感光，产生电信号，晶体管负责完成像素的重置、曝光、信号传输过程。
前照式3T-APS像素阵列简图
而4T-APS比3T-APS结构多了一个阱，能够完成光信号的放大、暂存和硬件降噪功能，而且实现了全局快门。5T-APS在4T-APS的基础上增加了一个泄压电路，可实现硬件防过曝。除此之外，为了传感器更强大的功能，还衍生出了6T-APS...
现如今，随着背照式CMOS传感器的普及，理论上只要像素尺寸够大，就有更多的空间可以增加晶体管的数量，实现图像的硬件级优化。这是小尺寸像素所不能及的。
手机中的传感器尺寸非常渺小，传感器的结构总会顾此失彼，很多时候只能使用结构简单的传感器，依赖后期优化，达到理想的成像效果。
手机摄影中的制高点——大底 多像素合一与专业设备一样，CMOS传感器的尺寸对手机摄影能力起着决定性作用，但近年来手机中的大底仿佛走到了极限。
传感器尺寸的增大往往需要更长的镜头焦距，因此带来的一大弊端就是镜头模组的严重突起。随着手机摄影技术的飞速进步，手机镜头模组的厚度也在向机身厚度的两倍逐渐逼近，非常影响整机的观感和手感。
为了进一步提升手机拍照能力，只能另辟蹊径，由此多像素合一技术开始盛行。
2018年索尼发布了1/2英寸的4800万像素IMX586，单个像素尺寸达到0.8微米，已经将近小到了极限。为了提升感光能力，IMX586采用了“Quad Bayer”四像素同色滤光层。在光线充足时，开启4800万模式，通过算法进行像素重排，可获得极高的分辨率。光线不足时，四个像素同时采集一种颜色的光线，相当于将单个像素尺寸扩大四倍，达到1.6微米，大幅提升进光量，夜拍表现非常出色。
小米和三星采用的一亿像素传感器，同样支持多像素合一。小米10pro采用四像素合一，单个像素尺寸达到与IMX586相同的1.6微米，三星Galaxy S20Ultra则采用九像素合一，单个像素尺寸达到2.4微米。
而华为则在大底的基础之上采用了16像素合一。华为P40pro的超广角sensor为1/1.54英寸，经过16合一，单个像素尺寸高达4.48微米，在手机摄影的赛道上一骑绝尘，这也是华为超感光摄影的由来。摄影的本质就是光的采集，感光能力必然是衡量传感器能力的最重要标准。
除此之外，1亿像素在手机上无法发挥真正价值的主要原因是数据的运算。16G空间仅能存储120张由哈苏H6D-100C拍摄的一亿像素照片。哈苏H6D-400C单张照片大小更是达到2.3G，这对手机来说是非常大的数据量，已经超过了处理器的运算能力，同时挑战手机存储的速度、功耗和容量。
在iPhone4发布会上，乔布斯提到：“很多厂商都热衷于谈论那些很表象的指标，涉及到摄影时，则是"多少百万像素"，但我们更倾向于这种问题：如何才能拍出更好的照片？”
与激进的安卓手机相比，苹果却一直在采用1200万像素的传感器，iPhone11也不例外。从参数上讲，1200万像素，在如今的安卓阵营不值一提，但是iPhone手机出色的拍照表现我们有目共睹。iPhone的坚持是对“手机高像素发展方向”的无声抗议，iPhone摄影也在一次次证明高像素对手机来说并不是必须的。
总结1亿像素是未来摄影的发展方向，但用在手机上会显得大材小用，发挥不出真正实力，现今手机中的高像素更多的是一种噱头。
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