像素≠清晰度 手机摄像头基础知识解析手机知识「像素≠清晰度 手机摄像头基础知识解析」

　　【手机中国 导购】毋庸置疑，现今拍照已成为手机最重要的功能之一，也是消费者购买手机时的重要考量因素。甚至从某种程度上来说，手机已经替代专业的相机，成为我们日常生活中最主要的拍摄工具。因此，在核心硬件玩到发烧之后，手机厂商们又开始把心思放在了大家关注的拍照功能上。

　　“ XXX 像素”、“ XXX 传感器”、“ XXX 镜头”、“ XXX 光圈”，当面对这些被疯狂叫嚣的相机卖点时，作为并不精通相机的普通消费者，很多人变得茫然，开始只会做加减算法，似乎最高的就是最好的，而关于这些参数所代表的真正意义，却并不了解。

　　所以，为了让大家掌握一些基本的手机摄像头知识，今天笔者就以市面上几款热门手机为例，对手机摄像头构成、成像要件进行简要的解析，感兴趣的朋友可以翻页查看，同时也可以关注新浪微博 @SoloPhone 进行交流。

　　像素 ≠ 清晰度

　　手机摄像头的构成

　　首先，我们来了解一下手机摄像头的构成。需要注意的是，尽管我们将其称为“手机摄像头”或“手机相机”，但实际上，它的构成组件和工作原理与传统数码相机无异，只是体积较小，所以“手机的数码相机”的称谓才是完整、正规的。

　　手机摄像头

　　像素

　　“像素”似乎是我们最熟悉的相机参数，在了解某款手机的相机时，首先看到应该的就是“ XXX 万像素”，多数厂商也会把它当做首要的宣传点，那么这个像素究竟意味着什么呢？

　　“像素”指的是相机传感器上的最小感光单位，而我们通常所说的“ XXX 万像素”实际是指相机的分辨率，其数值大小主要由相机传感器中的像素点（即最小感光单位）数量决定，例如 500 万像素就意味着传感器中有 500 万个像素点，和手机屏幕中的像素数量决定屏幕是 720p 或 1080p 分辨率是一个道理。

　　传感器上的像素点模拟图

　　像素决定照片质量？

　　人们通常会以为相机像素越高，拍的照片就越清晰，实际上这是很片面的。相机的像素唯一能决定的是其所拍图片的分辨率，而图片的分辨率越高，只代表了图片的尺寸越大，并不能说明图片越清晰。

　　刨除其它因素，1300 万像素摄像头和 800 万像素摄像头所拍的图片，在电脑屏幕上呈现的只是尺寸不同，而清晰度几乎是没有区别的。

　　不同的是，手机上查看图片时，屏幕一般会将两张图片缩放至同一尺寸，此时 1300 万像素摄像头所拍图片会拥有更高的像素密度（每英寸屏幕所拥有的像素数），理论上来讲，清晰度更高、画面细节更丰富。

　　但是当前主流的手机屏幕为 1080p 级别（1920×1080 像素），无论是 1300 万像素相机所得的 4208×3120 像素照片，还是 800 万像素摄像头的 3200×2400 像素照片，都超出了 1080p 屏的解读范围，最终都会以 1920×1080 像素显示，所以肉眼所看到的清晰度也是没有区别的。

　　那么高像素的优势在哪里呢？

　　如前文所言，更高像素的相机所拍图片的尺寸更大，假如我们想把样张打印出来，以常规的 300 像素 / 英寸的打印标准来计算，1300 万像素相机所拍的 4208×3120 像素样张，可打印 17 英寸照片，而 800 万像素相机的 3200×2400 像素样张，打印超过 13 英寸的照片就开始模糊了。很显然 1300 万像素相机样张可打印的尺寸更大。

　　总之，像素不能决定照片质量，或者说像素并不是决定照片质量的唯一要素。在电脑、手机屏幕等主要查看路径上，1300 万像素相机、800 万像素相或者更高的 1600 万像素、2070 万像素所拍照片的清晰度表现都是没有区别的。

　　所以，如果你对手机拍照的需求仅限于日常记录和分享，那么市面上配备 800 万像素、1300 万像素摄像头的主流千元手机，就能完全满足你对照片清晰度的要求，而不必跟风追求更高的像素数。

　　但如果你对图片有特殊需求，比如说冲印或后期裁剪作图，那么笔者就向你推荐 Lumia 1020 这款手机。

　　Lumia 1020 镜头特写

　　Lumia 1020 是目前摄像头规格最高的手机，它的感光元件拥有 4100 万像素成像能力，裁剪成我们常见的方形图片后，在 4:3 画幅时最大可生成 3800 万像素的照片，而在 16:9 画幅时则可生成 3400 万像素的照片。

　　lumia 1020

　　其中，3800 万像素的图片，在 72 像素 / 英寸的分辨率下，成像尺寸相当于将近 70 个 15 英寸显示屏的面积的总和，也就是如果你觉得你照的还 OK，你可以把它冲印成巨型海报都行，这使得 Lumia 1020 在细节表现力上对普通手机有着近乎碾压式的优势。

　　传感器最关键

　　既然像素不是决定图片质量的关键因素，那么谁才是呢？答案是传感器。

　　我们知道，在数码相机还未兴起的时候，传统相机都使用“胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的传感器就等同于“胶卷”。传感器是相机最重要的组成部分，也是最关键的技术。

　　相机传感器主要分两种，CCD 和 CMOS。CCD 传感器虽然成像质量好，但是成本较高，并不适用于手机，而 CMOS 传感器凭借着较低的功耗和价格以及优异的影像品质，在手机领域应用最为广泛。

　　CMOS 传感器

　　CMOS 传感器又分为背照式和堆栈式两种，二者系出同门，技术最早都由索尼研发，索尼背照式传感器品牌名为“ Exmor R ”，堆栈式传感器为“ Exmor RS ”。

　　相对来说，传感器尺寸越大，感光性能越好，捕捉的光子（图形信号）越多，信噪比越低，成像效果自然也越出色，然而更大的传感器却会导致手机的体积、重量、成本增加。

　　相机、手机传感器尺寸对比

　　背照式传感器的出现，有效的解决了这个问题，在相同尺寸下，它使传感器感光能力提升了 100%，有效地改善了在弱光环境下的成像质量。所以，之前在选购时，用户都会首先考虑摄像头是否应用了 Exmor R 背照式传感器。

　　背照式与正照式传感器对比

　　2012 年 8 月，索尼发布了全新堆栈式传感器（Exmor RS CMOS），需要注意的是，它和背照式传感器并非演进关系，而是并列关系，堆栈式传感器的主要优势是在像素数保持不变的情况下，让传感器尺寸变得更小，也可以理解为，在与背照式传感器的像素数相同时，堆栈式传感器的尺寸会更小，从而节省了空间，让手机变得更薄、更轻。

　　背照式和堆栈式传感器对比

　　相比而言，背照式传感器的优势在于，在与堆栈式传感器的像素数相同时，虽然传感器尺寸更大一些，但单个像素点面积（单个感光面积）也会更大，从而使感光性能提升，自然暗光拍摄效果也就更好，整体成像效果更出色。

　　所以，两者各有特色、各有优劣，不能简单加以好坏之分，关键还要看厂商在传感器尺寸和感光能力上如何取舍。

　　从传感器而言，笔者向大家推荐的手机是索尼最新旗舰机型 --Xperia Z2，俗话说近水楼台先得月，该机独占了索尼最先进的 1/2.3 英寸大型 Exmor RS 堆栈式传感器（目前尺寸最大的堆栈式传感器），像素数高达 2070 万，并配备索尼单反相机专用 G 镜头。

　　索尼 Xperia Z2 镜头特写

　　其优势是善于捕捉场景光线，充分利用相机镜头的强大功能拍出超高解析度的图像，并拥有更高的感光度、减少噪声，确保图像平滑清晰，以更高的逼真度再现拍摄细节。

　　索尼 Xperia Z2

　　镜头 : 多多益善

　　镜头是将拍摄景物在传感器上成像的器件，相当于相机的“眼睛”，通常由由几片透镜组成，光线信号通过时，镜片们会层层过滤杂光（红外线等），所以，镜头片数越多，成像就越真实。

　　手机镜头

　　从材质上看，镜头可分为塑胶透镜（Plastic）和玻璃透镜（Glass），玻璃透镜透光性以及成像质量要更好，但成本也更高，所以手机镜头大多由塑料镜片组成。

　　假若镜头由 5 层塑料镜片组成，我们就称其为 5P（Plastic）镜头，而如果镜头由 4 层塑料镜片 +1 层玻璃镜片组成，我们就应当称其为 4P1G 镜头。不过由于行业对此缺乏统一的认知标准，通常会把 5P 镜头理解为由 5 层镜片组成的镜头，即使是 4P1G 镜头也会将其称为 5P 镜头。

　　目前市面上的手机大多采用 5P 或 6P 镜头，例如小米 3 就采用了 5P 镜头（4 层塑料镜片 +1 层蓝光玻璃镜片），而小可乐则采用了更高级的 6P 镜头（5 层塑料镜片 +1 层蓝光玻璃镜片），理论上来讲，小可乐的镜头成像更真实。

　　小米 3 的 5P 镜头

　　小可乐手机的 6P 镜头

　　光圈 : 还是大了好

　　除了过滤杂光外，镜头还决定了一个非常重要的相机参数，光圈。

　　光圈由镜头中几片极薄的金属片组成，可以通过改变光圈孔的大小控制进入镜头到达传感器的光线量。光圈的值通常用 f/2.2、f/2.4 来表示，数字越小，光圈就越大，两者成反比例关系。

　　光圈演示图

　　它的工作原理是，光圈开得越大，通过镜头到达传感器的光线就越多，成像画面就越明亮，反之画面就越暗。因此，在夜拍或暗光环境下，大光圈的成像优势就更明显。

　　除了控制通光量，光圈还具有控制景深的功能。生活中，我们时常会看到背景虚化效果很强的照片，不仅突出了拍摄焦点，还具有很唯美的艺术感，而这就是所谓的景深。光圈开的越大，景深越小，背景虚化效果就更明显。

　　小景深（背景虚化）效果图

　　所以，我们在选购拍照手机时，应该优先选择光圈更大的产品。

　　目前市场上的手机大多采用了 f2.4、f/2.2 或 f2.0 大光圈，而联想 VIBE Z 的光圈则达到了 f1.8，是现今光圈最大的手机。

　　联想 VIBE Z 采用 f1.8 大光圈

　　联想 VIBE Z 拥有前后双摄像头，其前置摄像头为 500 万像素，而后置摄像头达到了 1300 万像素（带有双 LED 闪光灯），并采用 IMX135 索尼新一代堆栈式传感器，拥有 F1.8 超大光圈，相比 F2.2 光圈镜头进光量增加了 49%，可以为用户带来更好的弱光成像表现。

　　联想 VIBE Z

　　ISP 芯片是“大脑”

　　在说 ISP（Image Signal Processing 中文译为“图形信号处理”）之前，我们先来了解一下手机的拍照过程。按动快门后，光线从镜头进入，到达传感器，传感器负责采集、记录光线，并把它转换成电流信号，然后交由 ISP 图形信号处理器（以下简称 ISP 芯片）进行处理，最后由手机处理器处理储存。

　　所以，ISP 芯片是拍照过程中的运算处理单元，其地位相当于相机的“大脑”。

　　ISP 芯片的作用就是对传感器输入的信号进行运算处理，最终得出经过线性纠正、噪点去除、坏点修补、颜色插值、白平衡校正、曝光校正等处理后的结果。ISP 芯片能够在很大程度上决定手机相机最终的成像质量，通常它对图像质量的改善空间可达 10%-15%。

　　ISP 芯片分为集成和独立两种，独立 ISP 芯片处理能力优于集成 ISP 芯片，但成本更高。

　　一、集成 ISP 芯片

　　当前的手机大多采用处理器附带的集成 ISP 芯片，也就是 ISP 芯片集成在手机的处理器里。目前高通骁龙系列、 Tegra 系列处理器内部都集成有 ISP 芯片。例如索尼 xperia Z2、OPPOFind5 就是采用了高通处理器附带的集成 ISP 芯片。

　　集成 ISP 芯片的高通骁龙处理器

　　采用处理器配套的集成 iSP 芯片优势是降低了手机的研发和生产成本，但缺点是：1、优秀的处理器厂商并不一定擅长开发 ISP 芯片，其成像质量不如独立 ISP 芯片；2、无法保证与所选用的传感器契合，两者如果配合不好，对成像质量是有负作用的，这就限制了手机对传感器的选择；3、当前相同价段的手机大多采用相同的处理器，相同的处理器就意味着相同的 ISP 方案，这就导致严重的同质化现象。

　　不过这其中也有一个特例，那就是 iPhone，众所周知，iPhone 搭载的是自家的苹果处理器，所以，尽管 iPhone 采用了集成 ISP 芯片，但以上缺点却是不存在的。

　　二、独立 ISP 芯片

　　独立 ISP 芯片是独立于处理器而存在的，虽然成本较高，但优势也是比较明显的。除了运算能力、成像质量更优秀外，一般的独立 ISP 芯片都是手机商向 ISP 提供商定制的，所以与相机其他组件的契合度更佳，成像也有属于自己的风格、特色。

　　富士通 MB91696AM 独立图像信号处理器结构框架

　　目前富士通是主要的独立 ISP 芯片提供商，三星 GALAXY S4 就是采用了富士通的独立 ISP 芯片。

　　富士通独立 ISP 芯片

　　所以，从 ISP 芯片的技术高度而言，笔者向大家推荐的是采用独立 ISP 的三星 GALAXY S4 这款手机。

　　三星 GALAXY S4

　　三星 GALAXY S4 内置 200 万像素前置 +1300 万像素后置摄像头，采用 3.06 英寸索尼 Exmor RS 堆栈式传感器，加入 F2.2 光圈，配置属一流水平。另外，GALAXY S4 还支持前后摄像头取景拍照、有声拍照、动态拍照、轨迹拍照等功能。

　　软件算法很重要

　　除了 ISP 芯片处理外，软件算法同样对手机成像效果起到至关重要的作用。

　　ISP 芯片对传感器输入的电流信号进行处理后，首先会生成未经加工的原始图像，而软件算法就好比对原始图像在内部进行了一番“ PS ”，优化图像的色彩、色调、对比度、噪点等，最后生成我们所看到的 jpg 格式图片。

　　当然，由于每个人的 PS 技术和风格都不一样，所以即便是同一张照片，每个人最终也都会 P 成不同的风格。同理，每部手机的软件算法不同，最终的成像效果和风格也是不一样的，比如 vivo 手机通常会提升对比度，而 iPhone 则追求自然的效果。

　　最重要的是，如果软件算法优秀，就可以把图片优化的很漂亮。

　　我们都知道 iPhone 5s 的相机配置并不高，像素仅为 800 万，背照式传感器和自家集成 ISP 芯片在技术上虽然很优秀，但也绝不是顶尖级别，那么为何 iPhone 5s 的整体成像素质是最优秀的呢？这除了 iPhone 5s 的单个像素面积高达 1.5 外，主要归功于 iPhone 5s 的软件算法比较优秀。

　　软件算法是 iPhone 5s 的杀手锏

　　iPhone 5s

　　闪光灯哪个好？

　　闪光灯是增加相机曝光量的方式之一，在暗光环境下会打亮周围景物，从而弥补光线不足，提升画面亮度。另外，在光线复杂的环境下，利用闪光灯可以去除杂光，使照片的色彩还原更为真实。

　　目前应用于手机的闪光灯主要有两种，LED 补光灯和氙气闪光灯。

　　LED 补光灯成本低廉、补光效果明显，在手机中的应用最为广泛，有些手机甚至还配备了双 LED 补光灯。普通的双 LED 补光灯除了使亮度增加外，跟单个 LED 补光灯没有实质性的区别，而 iPhone 5s 的双 True Tone 闪光灯则有很大不同。

　　iPhone 5S 的双 True Tone LED 补光灯并不仅是为了提供更多的光线，更重要的是为了提供更准确的光线颜色。白色 LED 补光灯通常只会模仿阳光的颜色来提供光线，往往导致画面偏蓝、偏冷等色彩失实的问题，而 iPhone 5s 在白色补光灯下又增加了一枚琥珀色闪光灯，两者分别提供不同色温的光线，从而使光线达到平衡，混合后便获得跟拍摄场景吻合的理想画面色彩。

　　iPhone 5S 采用双 True Tone LED 补光灯

　　氙气闪光灯是一种含有氙气的新型闪光灯，它可发出非常接近太阳光的光线，不过由于其成本较高，在手机中的应用率较低，诺基亚 Lumia 1020 就是采用了氙气闪光灯。

　　氙气闪光灯

　　所以，综合而言，目前较为优秀的、且适用于手机的闪光灯依然是 iPhone 5s 所采用的双 True Tone 闪光灯。不过此处笔者首推的不是 iPhone 5s，而是中兴新发布的星星 1 号手机，它同样采用了双 True Tone 闪光灯和内置 800 万像素前置摄像头，而售价却仅为 1399 元。

　　星星 1 号手机

　　总结：

　　写到这里，决定手机成像质量的主要摄像头组件就大致介绍完毕了，相信耐心开完本文的朋友会对手机拍照方面的知识有一个更加清晰、深刻的理解，也希望大家此后在选购拍照手机时，能够正确认识厂商所宣传的卖点，比如像素并不代表一切。

安宁版权声明：本网信息来自于互联网，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，并请自行核实相关内容。本站不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如若本网有任何内容侵犯您的权益，请及时联系我们，本站将会在24小时内处理完毕，E-mail：xinmeigg88@163.com