由于像素消失Galaxy S20 Ultra在黑暗中也能拍出很棒的照片

三星Galaxy S20 Ultra

百万像素曾经是如此简单:一个更大的数字意味着你的相机可以捕捉更多的照片细节，只要场景有足够的光线。但是，一项名为pixel binning的技术正在席卷智能手机的旗舰版，它正在改变旧的摄影规则。

简而言之，pixel binning为你提供了一款相机，当它变亮的时候可以提供很多细节，而当它变暗的时候却不会变得毫无用处。

你可能已经在之前的手机中发现了像素点，比如2018年LG的G7 ThinQ和今年的LG V60 ThinQ，但今年它真的很流行。三星，最大的安卓手机制造商，在其旗舰产品Galaxy S20 Ultra中加入了pixel binning。上周发布的其他高端手机，如小米的Mi 10和Mi 10 Pro，以及华为的P40 Pro和Pro+，也提供pixel binning。

这是你的指南。

像素融合是一项技术，旨在使一个图像传感器更适应不同的条件。在今天的新手机上，它首先改变了收集光线的图像传感器，改变了将传感器的原始数据转换成照片或视频的图像处理算法。Pixel binning组合来自传感器上像素组的数据，从而创建更小数量的高质量像素。

当光线充足时，你可以用图像传感器的真实分辨率拍摄照片——Galaxy S20 Ultra的分辨率为1.08亿像素。但是当它变暗的时候，pixel binning可以让手机拍出不错但分辨率较低的照片，这对于S20 Ultra来说仍然是很有用的1200万像素的分辨率，这也是智能手机几年来一直流行的。

LG在美国的产品主管Ian Huang表示:“我们希望提供拥有大量像素和大像素尺寸的灵活性。”

参见:2020年最好的手机

不。嗯,主要是没有。它确实让手机制造商吹嘘自己的百万像素数字超过了你在单反和其他专业级相机上看到的数字。这有点傻，但如果你想充分利用你的智能手机摄像头，像素分离可以带来一些真正的好处。

为了更好地理解像素分离，你必须知道数码相机的图像传感器是什么样子的。它是一个由数百万像素组成的栅格(技术上称为光敏点)的硅芯片，用来捕捉通过相机镜头的光线。每个像素只注册一种颜色:红色、绿色或蓝色。但是这些颜色是交错排列在一个叫做拜尔模式的特殊棋盘上的，这个模式让数码相机为每个像素重建所有的三种颜色值，这是生成你想在Instagram上分享的JPEG的关键一步。

这张图展示了三星Galaxy S20 Ultra的10800万像素的图像传感器是如何使用3x3像素组来实现像素融合的。这项技术可以让相机在明亮的环境下拍摄高分辨率的照片，也可以在较暗的环境下拍摄低分辨率的照片。

Pixel binning将图像传感器上多个小像素的数据组合成一个较大的虚拟像素。这对于光线较暗的情况非常有用，因为大像素可以更好地抑制图像噪声。

该技术通常将四个真实像素组合成一个虚拟像素“容器”。但三星的S20 Ultra将一组3x3的真实像素组合成一个虚拟像素，这家韩国公司称这种方法为nona binning。

当外面很亮的时候，你不必担心噪音，相机可以不加边框地拍摄照片，而是使用图像传感器的全分辨率。这对于打印大照片或剪切感兴趣的区域非常有用。

大多数人会喜欢低分辨率的照片，这是我的同事杰西卡·多尔科特(Jessica Dolcourt)和帕特里克·霍兰德(Patrick Holland)在测试了新款三星Galaxy手机后所推荐的默认照片。

使用pixel binning的最大原因是它具有更好的低光性能，但它也避免了大尺寸的全分辨率图片会占用手机的存储空间和谷歌Photos等在线服务。例如，我的同事Lexy Savvides在1200万像素的情况下拍摄了3.6MB的照片，在没有像素的情况下拍摄了24MB的照片。

当光线充足时，摄影爱好者更倾向于使用全分辨率。这可以帮助你识别遥远的鸟类，或者为遥远的物体拍摄更具戏剧性的自然照片。如果你喜欢打印大照片(是的，有些人仍然会打印照片)，更多的百万像素很重要。

严重吗?不。图像传感器上每个像素的大小也很重要，还有其他因素，如镜头和图像处理。索尼A7r IV售价3500美元，只能拍照，而S20 Ultra售价1400美元，还可以运行数千个应用程序和打电话，这是有原因的。

图像传感器像素是宽度以百万分之一米或微米为单位的正方形。人的头发直径大约是100微米。在S20 Ultra上，每个像素的宽度为0.8微米。随着三星3x3的诞生，一个虚拟像素的直径为2.4微米。在索尼A7r IV上，一个像素直径为3.8微米。这意味着索尼的S20 Ultra具有1200万像素的binning模式，每像素可以采集2.5倍的光线，比S20 Ultra的10800万像素的全分辨率模式多出22倍，这是图像质量的一大提升。

不过，手机正在缩小图像质量的差距，尤其是使用了计算摄影技术，比如将多帧图像合成一张照片。智能手机的图像传感器越来越大，以提高质量。

因为微型化使得更小的像素成为可能。顶级图像传感器制造商Omnivision的高级营销经理德旺·帕特尔(Devang Patel)说:“推动这一趋势的是亚微米像素的新趋势。”亚微米指的是小于1微米宽的像素。拥有这么高的像素让手机制造商们——迫切希望让今年的手机脱颖而出——吹嘘自己拥有高像素的评级和8K的视频。宾宁让他们在不牺牲低光敏度的情况下自夸。

底层的传感器是相同的，但是对附加在其上的一个称为颜色过滤器阵列的元素进行了更改，从而改变了传感器收集红色、绿色和蓝色光线的方式。传统的拜尔模式棋盘格为每个相邻像素替换颜色。但是由于像素分离，传感器将同色像素分成2x2、3x3或4x4组。(没有这些分组，像素分离是可能的，但它需要额外的处理，帕特尔说，图像质量有点问题。)

华为的P40 Pro Plus相机采用了pixel binning技术。

三星Galaxy S20 Ultra使用了3x3像素的绑定组。Xioami在Mi 10上采用了不同的2x2方式，因此照片在全分辨率下为10800万像素，在像素化后为2700万像素。华为的P40 Pro型号强调低光性能，采用4x4像素边框(“SedecimPixel”，以16:1的比例命名)，虚拟像素的宽度达到了巨大的4.5微米。

将像素分组成更大的虚拟像素对于针对常规Bayer模式像素数据进行调优的图像处理硬件和软件非常有效。但对于高分辨率的照片，它增加了另一个图像处理步骤(如果你好奇的话，可以称之为重新制作)，用数学方法从传感器上的粗像素颜色组中构造出更精细的拜尔模式。

摄影爱好者喜欢原始照片的灵活性和图像质量——未经处理的图像传感器数据，打包成一个DNG文件。对于他们来说，像素绑定工作得很好。但如果你想要全分辨率的数据，抱歉。三星和LG并不共享它，像Adobe Lightroom这样的原始处理软件期望使用传统的拜尔模式，而不是将像素单元分组成相同颜色的2x2或3x3块。

手机芯片制造商高通(Qualcomm)的高级总监贾德•希普(Judd Heape)表示，对于同样大小的传感器，12兆像素的实际表现将略好于12兆像素。这种传感器可能也会更便宜。当你以全分辨率拍摄时，需要更多的图像处理，这就缩短了电池寿命。

对于高分辨率的照片，与使用2x2或3x3组相同颜色像素的宾宁传感器相比，使用常规的拜尔模式可以获得更好的清晰度。但这不是一个太糟糕的问题。帕特尔说:“通过我们的算法，我们能够恢复拜耳图像质量的90%到95%。”将这两种方法的图像放在一起比较，你可能看不出有细线这样的困难情况的室外测试场景有什么不同。

如果你忘记把手机调成开机模式，然后在黑暗中拍摄高分辨率照片，那么图像质量就会受到影响。黄说，在这种情况下，LG试图通过组合多个镜头进行补偿，以减少噪音，提高动态范围。

是的，从索尼(目前最大的图像传感器制造商)的一些全画幅传感器设计来看，它可能很好。

有几个发展是可能的。更多的4x4像素融合可能会鼓励手机制造商将传感器分辨率提高到远远超过1.08亿像素。低端手机也会被淘汰。

传感器制造商Omnivision展示了如何使用2x2像素点(左下)创建更大的虚拟像素点(第二行，顶部)或重新创建传统的拜尔棋盘模式(第二行，底部)。它还可以用来创建HDR图像(第三行)或改进更大的微透镜的自动对焦(第四行)。

另一个方向是更好的HDR，或高动态范围，摄影捕捉更好的明暗图像数据跨度。小型手机传感器很难捕捉广泛的动态范围，这就是为什么像谷歌和苹果这样的公司会结合多个镜头来计算生成HDR照片。

但是像素分离意味着新的像素级灵活性。在2x2组中，您可以将两个像素用于常规曝光，一个用于较暗的曝光以捕获亮点(如明亮的天空)，另一个用于较亮的曝光以捕获阴影细节。

Omnivision也期待自动对焦的改进。今天，每个像素都有自己的微透镜来收集更多的光线。但是你也可以在每个2x2、3x3或4x4组上放一个微透镜。同一微透镜下的每个像素根据其位置获得的场景视图略有不同，这种差异使数码相机可以计算聚焦距离。这将有助于你的相机保持照片对象在清晰的焦点。