智能手机摄像头的大像素大战已经停止了几年，但在2019年又恢复了增长。配备大尺寸40MP四路拜耳传感器的华为P20 Pro(评测)和华为Mate 20 Pro(评测)于2018年问世。百万像素传感器不一定对弱光摄影不利。得益于漂亮的4合1像素组合和强大的Night模式，华为2018年的旗舰智能手机可以轻松在弱光摄影领域取得领先，在某些情况下甚至可以媲美谷歌的HDR和Night视线。2019年，在华为的启发下，高百万像素Quad Bayer传感器成为主流智能手机厂商的主流产品，采用了某种形式的48MP索尼IMX586、48MP三星GM1和GM2三星ISOCELL GW1，最后是最新的索尼64MP IMX686。小米是随着小米Note 10的发布而出现的，小米Note 10搭载了108MP三星ISOCELL HMX主传感器。新推出的三星Galaxy S20 Super是市面上第二款手机(不含Mia Alpha混合概念手机)使用的108MP主摄像头，但其工作流程有所不同。让我们详细介绍一下。
Galaxy S20 Ultra是三星Galaxy S20系列中的旗舰手机，规格价格匹配。传统的G alaxy S20和Galaxy S20采用了新的12MP主传感器，像素大小为1.8微米，而Galaxy S20 Ultra则升级为108MP主传感器。但是，这与Mi Note 10传感器不同。Galaxy S20 Ultra使用了ISOCELL HM1传感器，与Mi Note 10中使用的ISOCELL HMX相比略有改进。它的速度是8K @ 24fps视频，一。更有趣的是，它从Mi Note 10中使用的4合1像素合并到新的9合1像素合并，可以生成12MP照片。三星称之为诺娜宁滨，这是第一款使用33像素合并而不是22像素合并的手机。Galaxy S20 Ultra可以在高分辨率108MP模式和非像素合并12MP模式之间动态切换。
为了理解为什么这是有益的，让我们看看像素合并是如何工作的。
高百万像素四拜耳传感器上的像素合并
2018年之前，几乎每一款智能手机摄像头都有拜耳彩色滤光片阵列。华为P20 Pro和华为Mate 20 Pro是最早使用Quad Bayer传感器的手机。简而言之，四拜耳传感器的颜色分辨率低于标准拜耳传感器。比如在IMX586上，摄像头传感器上的物理滤镜只有12MP的有效分辨率。通过在逻辑像素之间重新排列子像素，这种传感器的ISP可以从传感器获得虚拟的48MP拜耳结果。应该清楚，这种方法不如使用标准拜耳过滤器。具体区别是什么？根据AnandTech的说法，48MP IMX586的空间分辨率接近27MP，因为它只能提高中间的空间分辨率。
为什么使用四拜耳传感器？它们之所以有意义，是因为到目前为止，如果设备制造商想集成一个高百万像素的传感器，它们是市场上唯一的选择。它们的负面影响可以通过4合1像素组合来缓解，该组合在传感器级别将四个像素组合成一个像素，以降低噪声、提高动态范围并改善每个像素的细节。将多个像素组合成一个像素并不是一个新的想法。它于2012年和2013年与诺基亚808 PureView和诺基亚Lumia 1020一起完成。以前，我们的想法是将多个有噪声的像素组合成一个干净的“超级”像素。Quad Bayer传感器的出现导致了像素合并的流行。
像素合并的原理如下。华为旗舰产品上定制的40MP传感器像素尺寸为1.0微米。主流的48MP和64MP传感器像素尺寸更小，只有0.8微米。即使是108MP ISOCELL传感器也有相同的0.8微米像素大小，因为当分辨率与传感器大小同时增加时，像素大小保持不变。当像素尺寸减小时，微光图像质量受到不利影响。弱光照片受像素对光的敏感度影响很大。因此，经验法则是采用更大的像素尺寸，旗舰12MP传感器的像素尺寸约为1.4微米。
理论上，四拜耳传感器通过合并像素来规避这一限制。华为的4合1像素组合生成10MP照片，默认“有效像素大小”为2.0微米。默认情况下，48MP和64MP传感器对于12MP和16MP照片采用4合1像素组合，有效像素大小为1.6微米。小米Note 10对27MP照片采用4合1像素合并，默认有效像素大小为1.6微米。这样，他们可以在低照度下获得竞争优势。当然，智能手机摄影是一个复杂的领域，图像处理也是同样重要的因素，但其他所有因素都一样，1.6微米的有效像素尺寸应该比1.4微米更好。一些设备制造商比其他制造商更成功地实现了如此高的百万像素四拜耳传感器。谷歌像素4是通过改进HDR和夜景形式的计算摄影来定义的。
补它。因此，我们现在有一个市场，其中甚至更低的中档手机也具有48MP和64MP Quad Bayer传感器，因为与传统的12MP或16MP传感器相比，它们基本上没有真正的缺点。使用4合1像素合并，无论如何在大多数照明条件下，尤其是在弱光条件下，最终照片的分辨率均为12MP。高分辨率的好处来自日光，某些手机确实提供48MP模式以利用提高的空间分辨率。
Galaxy S20 Ultra是像素合并方法的逻辑演进。到目前为止，使用高像素传感器的手机已经使用2×2像素合并将四个像素组合为一个像素。例如，这使有效像素大小从0.8微米增加了一倍，达到1.6微米。但是，使用108MP传感器，有可能一次合并更多像素。4合1像素合并将导致27MP像素合并模式，对于一般照片而言，该模式仍然过大。同样，有效像素大小为1.6微米的27MP照片还是不错的，但是如果有效像素大小为2.4微米的12MP照片可以怎么办?
三星通过使用3×3像素合并将9个像素合并为传感器级别的单个像素，从而实现了2.4微米的有效像素大小。“ Nona binning”仅是公司的3×3 Binning营销术语。这会将9个相对嘈杂的像素合并为一个大而干净的超像素，从理论上讲，它将进一步增强低光灵敏度。智能手机相机中闻所未闻的2.4微米有效像素大小。唯一的相似之处是OmniVison的48MP OV48C图像传感器，该传感器在CES上推出。它输出标准的拜耳照片，并具有1.2微米的像素大小，该像素大小使用近像素合并功能以2.4微米的像素大小实现12MP照片。尽管它具有很好的规格，但它尚未进入任何运输电话。
因此，三星的方法在理论上是两全其美的。该公司表示，手机将在高分辨率的108MP模式和12MP的非像素合并模式之间动态转换。在白天，如果图像处理能力不佳，它应该能够拍摄超高分辨率的108MP照片以捕获遥远的细节并进行更有效的裁剪。在弱光条件下，它将使用9合1像素合并技术动态切换到12MP模式。弱光摄影受像素大小的影响远大于分辨率。从理论上讲，即使分辨率从27MP(2×2合并)降低到12MP(3×3合并)，在弱光下进行3×3像素合并也比2×2合并更具意义。
因此，Galaxy S20 Ultra的108MP传感器在纸张上没有任何弱点。实际上，无论在白天还是在弱光下，它都应该成为新的图像质量冠军。在我们保留自己的判断力直到我们自己测试手机之前，三星已经在纸上做出了正确的决定。我个人毫不怀疑，如果执行得当，将会有更多使用108MP传感器的供应商从4合1装箱转向9合1像素装箱，从而在低光下获得更好的照片。Galaxy S20 Ultra绝对是一款有趣的手机，它使我们充满希望，今年智能手机相机的性能和图像质量将再向前迈进一步。