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为什么相机传感器的尺寸比百万像素更重要

相机质量是最新的智能手机军备竞赛,相机传感器是带来精美图片的最大贡献之一。尽管大百万像素数已成为越来越流行的趋势,但实际上相机图像传感器的尺寸才更为重要。例如,与竞争对手相比,华为一直在吹嘘旗舰手机中包含更大的图像传感器。像索尼和三星这样的组件制造商也越来越强调传感器的尺寸。但是,为什么相机传感器的尺寸似乎对拍摄最佳照片如此重要?要了解原因,我们需要回到拍照的基本原理-光捕获。较大的传感器比较小的传感器捕获更多的光线,并且更多的光线可以产生更好看的图像。至少这是要点,但还不止于此。捕获尽可能多的光从根本上讲,传感器的大小决定了相机可用于创建图像的光量。尽管分辨率起着至关重要的作用,但决定相机的曝光平衡,动态范围甚至清晰度的是光线的捕获量。这就是为什么16MP和20MP DSLR相机仍然比今天的108MP智能手机看起来更好的原因。大传感器可实现更高的动态范围和更清晰的图像。大多数智能手机传感器的尺寸通常仅为1 / 2.55英寸或约1厘米,尽管有些传感器的尺寸更大,为1 / 1.7英寸或更高。相比之下,DSLR相机传感器的时钟跨度超过1英寸,轻松使它们的大小变成4或5倍。相比之下,智能手机传感器的体积很小,尽管一些品牌正在缩小传统角度和拍摄传感器尺寸的差距。在华为P40系列是移动通信行业最大的1 /1.28英寸。传感器越大,在设定的快门速度,ISO(曝光灵敏度)和光圈下,它捕获的光线越多。虽然您可以通过使用更长的曝光以获取更多的光线来弥补较小的传感器缺陷,但这会使图片更容易因手抖和场景移动而模糊。无论传感器的分辨率如何,模糊都会降低图像清晰度。同样,在不引入透镜畸变伪像的情况下,更宽的光圈镜头很难制造,更不用说改变视场了。您可能已经猜到了,更多的光线会使较大的传感器在弱光拍摄下比较小的传感器好得多。照相馆是负责将场景转换为电信号的位,它们喜欢光。根据传感器的不同,这些传感器可以以不同的方式排列,但是在常见的智能手机拜耳传感器中,每个photoite一个像素。光点接收的光越多,它们可以产生的动态范围(在明暗之间的可感知步阶)就越好。可以将其视为“确定性”,即任何给定像素都比其邻居更亮或更暗。通过大量的光照射到传感器和最小的噪声,可以更容易地判断出这一点。根据相机的分辨率和传感器的尺寸,照片站点的尺寸会有所不同。保持传感器大小不变意味着光敏度随着分辨率的提高而缩小。或者,对于设置的分辨率,光点越大,传感器越大。这一点很重要,因为光敏物体在小型传感器中被塞满了。它们非常接近,这意味着偶尔会有一个像素的光泄漏到相邻像素中。这是传感器噪声,通常在低照度图片和纯色(如蓝天)中清晰显示。较小的传感器和较小的photosite会增加噪声并减小动态范围。为什么相机传感器尺寸很重要?随着分辨率越来越大(现在已超过100MP),更大的相机传感器变得前所未有的重要。保持像素大小合理对于最大化48、64和108MP摄像机的分辨率潜力至关重要。尽管我们还没有看到可以从这些数字中提取您期望的全部细节的智能手机相机。即使这样,在良好的照明条件下,这些传感器仍能捕获比以往更多的细节。移动领域的另一个近期趋势是像素合并技术,该技术允许这些高分辨率传感器组合像素以实现更好的光捕获。这些更大的传感器,以及更大的像素,极大地提高了低照度摄影的质量。即使在昏暗的环境中,这也可以减少噪音并提供更好的色彩。更大的传感器不仅会影响分辨率,还会对镜头的外观和质量产生影响。如前所述,更快的快门速度和较低的ISO可以确保您的图像看起来清晰锐利。您也不需要这么大的光圈来捕获大量的光,从而减少了镜头失真伪像(例如紫色光晕)的机会。更大的传感器是产生更好的弱光镜头的驱动力。更大的传感器还有助于产生我们与数码单反相机相关联的看似虚化的散景模糊效果,在这种情况下,拍摄对象显得孤立,图像的其余部分变得模糊。大型传感器可以使用较快(较高)的光圈和广角镜头来获得与较小传感器相同的效果,或者使用相似的光圈和较窄的镜头来获得更好的散景效果。虽然小型移动传感器无法与DSLR媲美,但大型传感器有助于缩小差距。智能手机传感器比较为了展示智能手机领域当前可用的各种图像传感器,我们跟踪了一系列高端手机的主要传感器尺寸。直到2020年,智能手机相机的数量才能超过2013年诺基亚Lumia 1020提供的1 / 1.5英寸传感器,这是移动摄影的历史性巨人。更大的传感器当然不是一个新主意,但是公司现在已经准备好接受与更大的传感器齐头并进的美学折衷。同样值得注意的是,Google Pixel 4和iPhone 11处于现代旗舰传感器尺寸的底部,但被认为是最好的照相手机。显然,要拍出精美的照片,传感器的尺寸并不是决定因素。只是一个难题更大的图像传感器是移动摄影难题的重要组成部分,但它们并不是唯一的组件。高质量的相机还需要出色的镜头,强大的图像处理链和软件,以使您尽可能轻松地利用硬件。重要的是要查看整个包装,而不仅仅是规格表中的一部分或大数字。智能手机相机的质量也越来越受到计算摄影和机器学习的推动。请参阅Google Pixel4。如此之多,以至于智能软件通常在图像质量方面胜过原始的百万像素。即便如此,出色的软件可以用糟糕的硬件完成很多工作。智能相机需要坚实的基础,图像传感器的尺寸是争夺更好的智能手机相机必不可少的要素。

为什么相机传感器的尺寸比百万像素更重要

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