4800万像素拍照到底是不是忽悠?（转载）

此文章来自微博知名数码博主@夜的咖啡

简单介绍越来越流行的超高像素CMOS拍照到底是不是忽悠

​​近年来也不知是哪个厂商先打起了前置像素数之战，SONY、三星等几家CMOS供应商也纷纷推出了一系列1600万、2000万、2400万像素的CMOS被用于前置摄像头，而最近三星的S5KGM1和索尼的IMX586 主打的4800万像素把像素之战又推上了新的高度，那么这越来越高的像素数到底是怎么来的呢？究竟有没有好处呢？

普通CMOS的像素数指的是什么？

首先我们知道一般的显示设备（Pentile排列不谈了……）上指的一个像素通常由红绿蓝三原色组成，如下图我们称之为4个像素，每个像素都可以通过组合红绿蓝三色而独立显示出各种颜色

显示设备像素计算方式

而我们的CMOS传感器就没那么幸运了，起初每个像素只能感应到光线的强弱，而不知道光线是什么颜色，也就是一个黑白传感器。此时一个1200万像素的4:3传感器，横向的像素数比如说是4000个，那么最终拍出的4000x3000照片上的每一个像素直接可以对应到传感器上的每一个像素

黑白传感器

随着技术的发展，出现了许多实现彩色传感器的方法，而其中成本和效果比较平衡的一种方式，就是给本身黑白的传感器在每个像素上加上不同的滤光片，于是成了下图这样称为Bayer阵列。

这时候可以看到每个像素其实只能感应到一种颜色光线的强弱，假设一个1200万像素的传感器，能感应到红色和蓝色光线的只有各300万像素，能感应到绿色光线的有600万个像素。

彩色传感器

而我们按习惯肯定还是希望一个称之为1200万像素的传感器能最终拍出一张1200万像素的照片的，可现在每个像素只有一种颜色怎么办呢？其实我们可以通过周围其他颜色的像素来猜测当前像素缺失的2个颜色光线分别有多强，这一步我们称之为Demosaic（解马赛克？就这样翻译吧……），完成之后每个像素就拥有了完整的RGB三原色。

由于Bayer阵列CMOS足够流行，现在ISP硬件一般也只需要支持Bayer阵列的Demosaic就足够了，其中每一家的ISP又有各自不同的Demosaic算法来满足越来越高的效果需求，这里就不展开了。

ISP Demosaic处理

从以上介绍可以知道，我们通常说的1200万像素的彩色传感器，每一个像素其实只有一种颜色的感应能力，而之所以我们能拍出每个像素都有RGB信息的1200万像素照片，是依赖后期算法猜出每个像素缺失的另外两种颜色得到的。

什么是四合一？超高像素是真的吗？

早年对拍照小白甚至很多人来说，都希望拍照的像素足够高，而对于手机这种元器件体积受限的设备来说，不可能无止境的增加CMOS面积，所以之前几年为了提高像素数，不断的缩小每个像素的面积，达成了800万、1300万、1600万甚至2070万的像素数。而近几年弱光拍照表现又成为用户非常重视的一点，于是像素数大战就稍微歇了歇，单像素面积成为了大伙关注的重点。

相信你也发现了个矛盾：同样面积的传感器，像素高的弱光表现差，而单像素面积大的，大白天的解析力又不够用。

这时候就出现了一种Quad Bayer阵列的传感器，从终端市场来说前置摄像头先使用起了这种传感器，1300万像素的宣传语直接被推高到了1600万、2000万、2400万，那么这是种什么样的排列方式呢？

可以简单理解为本来每个颜色的像素，被切分成了4份，比如上文中的1200万像素传感器，变成了下面这样的4800万个像素，于是传感器面积没有变大或者只是稍微变大一点，像素数直接变成了以前的4倍

Quad Bayer

在弱光环境下，一般厂商会选择使用CMOS内部合成，把4个像素合成1个输出，此时就相当于一个正常Bayer阵列的CMOS，目前的ISP硬件也可以无障碍的进行处理（此时对于ISP而言，这和一个1200万的普通CMOS并没有什么区别，所以什么四合一增强解析力啥的就乱扯吧……）

CMOS 四合一

而Quad Bayer优势在于如果光线足够好（此处的足够好一般指的是晴天户外），厂商可以选择让CMOS输出全像素Quad Bayer图像，那么就会遇到一个关键的问题，ISP硬件一般只支持Bayer阵列，并不认识Quad Bayer的排列方式，如果强行让ISP进行Demosaic必然会导致颜色混乱出错

所以为了让Quad Bayer图像可以被目前普通的ISP处理，需要对CMOS输出的Quad Bayer图像进行一定的处理，将它变为一个正常Bayer排列的图像再交由ISP处理，我们才能得到一张更高解析力的照片，而把Quad Bayer变为Bayer阵列这个步骤我们称之为Remosaic

Remosaic

起初Remosaic这个步骤一般是通过软件的方式处理，处理每一帧图像需要耗时200ms~600ms不等，这也是为什么有些手机前置摄像头在户外拍照会卡一下。又是随着技术的发展，部分CMOS开始支持硬件上实时的Remosaic，虽然CMOS物理上排列仍然是Quad Bayer，但CMOS输出时已经重新排列成了正常Bayer图像，对于ISP硬件来说这已经相当于是一颗普通的4800万像素CMOS，无需额外的处理。

但是无论实现方式如何，这类传感器无疑是可以称之为1600万、2000万、2400万、4800万像素的，只是最终在手机上会依厂商设定而仅在部分场景下使用这类CMOS输出模式，绝大部分时候仍然是在用四合一输出的模式（这里就不展开部分CMOS还会基于Quad Bayer有些其他特殊功能了）

所以可以说支持硬件Remosaic 或 支持Quad Bayer输出并软件Remosaic 的高像素Quad Bayer CMOS并不是忽悠，的确是能实实在在的获得更高的解析力

最后留给你们一个问题，如果一个2000万像素的Quad Bayer CMOS仅仅支持四合一输出，你愿意称它为____万像素？​​​​

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