從年初令人震撼的三星S20 Ultra百倍變焦開始，到小米10 Pro和OPPO Find X2 Pro雙雄稱霸DXOmark排行榜，我們發現今年發售的新手機在影像方面提升相當大。一億像素、百倍變焦、多合一像素點等特性層出不窮。但相應的，S5KHM1、IMX 689、全像素全向對焦等專業名詞也浮出水面，讓人看得一頭霧水。今天，我們就來盤點一下那些關於攝像頭的新技術和新傳感器，讓大家了解一下2020年有關手機攝影的最「潮」技術。
一億像素
代表機型：小米10 Pro
說到1億像素，大家最先想到的或許是活躍在影樓或是廣告工作室的中畫幅相機，體積巨大的它們雖然成像素質極佳，但動輒十萬元的售價和複雜的操作讓其難以進入尋常百姓家中。更關鍵的是，一億像素由於像素值大，存儲信息較多，一張照片就占用好幾十MB的容量，不僅在日常使用中難以用到，而且在分享和存儲過程中也不太方便，所以這類相機一般也只會出現在專業拍攝場景中。
直到去年11月小米CC9 Pro的出現，迅速拉近了普通用戶與1億像素的距離，讓用戶第一次感受到千萬級像素無法呈現的照片細節。而當小米10和小米10 Pro發布後，標配一億像素攝像頭的機型將湧入越來越多的家庭，帶給用戶革命性的拍攝體驗。當然，這一切都要從三星發布的ISOCELL Bright HMX（後用HMX代替）傳感器說起。
去年8月12日，三星宣布推出全新的1.08億像素的HMX傳感器，這也是手機圈裡首款達到億萬級像素的傳感器。作為億級CMOS，HMX擁有1/1.33英寸的大底設計，其尺寸相比此前的三星 GW1、索尼IMX486等高像素CMOS要更大一些。要知道，感光元件越大，可捕捉的光子就越多，感光性能越好，能夠帶來更細膩的畫質，解析度自然就越高。不過在手機有限的體積中，感光元件的面積顯然是有所限制的，這也限制了單像素大小和像素點的多少。我們可以將感光元件的面積看做是一個碗，每個像素點就像一粒糖，在碗的容積一定的情況下，你可以選擇更小但更多粒的糖（高像素取向），或是更大但更少粒的糖（大尺寸像素取向），前者會帶來更清晰的拍照細節，後者會帶來更好的暗光環境成像表現。正是由於要均衡像素和像素大小的關係，廠商往往會選擇「中庸」之道，在像素數量和像素大小中取得平衡，所以在高像素的追求上，自然不能放開手腳。
直到2017年三星推出四像素合成 (Tetracell) 技術，與傳統的RGB (紅綠藍) 傳感器不同，在使用了搭載四像素合成技術技術的圖像傳感器中，每四個擁有相同色彩濾鏡的像素緊緊排列在一起。當手機在低光條件下拍攝時，該算法將每組像素中的信息和數據進行結合，最終將四個較小像素轉變成一個較大像素，提高感光表現。而在在高光條件下，四像素合成技術技術將像素重新映射，通過被稱為「像素重排技術」(Re-mosaic) 的算法變為傳統的 RGB 模式，生成高解析度照片。
當更大的傳感器面積和更成熟的Tetracell技術融合後，小米10 Pro既可以在弱光環境下輸出2700萬像素，帶來更高的畫面亮度。又可以在光線充足的環境下輸出1億像素，帶來更精細的照片。值得一提的是，相比此前發售的CC9 Pro，小米10 Pro完全沒有了照片生成時間過長、多攝像頭切換卡頓等現象，這是因為在更換了驍龍865旗艦處理器和ISP後，數據吞吐性能終於不再是一億像素的瓶頸。
另外為了提升存儲和分享的便捷性，小米10 Pro還支持全新圖像編碼形式—HEIF格式，它可以支持更高的壓縮比，在保持圖片質量的同時只需JPEG的一半體積左右。這對於用戶日益增長的照片數量有很大的幫助，另外HEIF格式還支持了一些新型照片特性，如深度信息、動態照片、HDR等，而這些在當下的手機攝影中已經相當常見。
10倍混合變焦+百倍數碼變焦
代表機型：三星S20 Ultra
隨著科技的發展，手機除了在像素方面得到提升外，變焦能力也有了長足的進步。在去年發售的手機中，OPPO Reno和和華為P30 Pro的10倍混合變焦在某種程度上給用戶帶來了媲美傳統高端相機鏡頭的驚喜，並且將數碼變焦的規格提升到50到60倍。當時間來到2020年2月，三星發布的全新旗艦機型—S20 Ultra則將手機變焦能力提升至百倍變焦，這強悍配置的背後也隱藏著用戶的好奇，三星究竟是如何做到的呢？
通常來說，鏡頭想要拍清楚遠處的東西，就需要較長的焦距，而想要讓手機鏡頭焦距更長則需要更厚的機身來容納鏡頭。為了能讓焦距儘可能長一些，最簡單的辦法就是加厚機身並讓攝像頭凸起，更厚的機身和更突出的攝像頭可以容納更長的焦距。但考慮到手機的厚度是有限制的，而希望做出更極致的科技產品，潛望式鏡頭此時便登場了。
潛望式長焦鏡頭的核心原理是通過一塊稜鏡將光線折射九十度，改為利用手機的長度空間來作為鏡頭變焦的空間，也就規避了機身厚度的限制。但要想實現九十度折射並達到優秀的成像效果並沒有描述的這麼簡單，並且為何多款手機都使用了潛望式長焦鏡頭，只有三星S20 Ultra可以擁有100倍的變焦效果呢？這與該鏡頭所使用的傳感器有直接關係。
三星S20 Ultra的潛望式鏡頭使用了來自索尼的IMX586傳感器，其擁有4800萬像素，傳感器尺寸達到1/2.0英寸，並且支持OIS光學防抖。正是由於搭載了這顆素質極高的傳感器，三星S20 Ultra通過AI計算並裁剪，可以實現4倍光學變焦、10倍混合變焦以及100倍的數碼變焦。此外，除了通過AI計算和裁剪以外，三星S20 Ultra還從主攝像頭龐大的一億像素傳感器中提取數據，並將其與遠攝攝像頭的圖像數據結合起來以提供最終結果。S20 Ultra可以訪問來自兩個傳感器的更多圖像數據並將其組合在一起，從而實現「空間縮放」。
同是擁有一億像素的傳感器，三星S20 Ultra主攝所使用的S5KHM1要比此前的S5KHMX更進一步，在夜景方面擁有更好的表現。雖然兩者的光圈、單位像素麵積以及像素數量都一致，但HM1在四像素合成技術 (Tetracell) 技術的基礎上升級為九像素合成技術（Nonacell），它可以實現相鄰九個0.8μm像素合成模擬2.4μm大像素，輸出1200萬像素的圖像，從而提升畫面亮度。
當然，這並不是簡單合成像素就能完成的，隨著像素數量增多，相鄰像素點的干擾也會增加，為了解決這一問題，三星採用ISOCELL Plus技術攻克了難關，其利用一種新材料代替此前像素間的金屬屏障，可以使光線的損失和反射達到最小化。
專屬定製
代表機型：OPPO Find X2 Pro
說到手機攝像頭，想必大家腦海中立馬會浮現索尼IMX系列的若干型號傳感器。雖然決定拍照效果的因素有很多，不單單是CMOS，還要看手機匹配的圖像晶片、鏡頭鏡片、合成算法以及基本的攝影知識，但由於傳感器擁有其他硬體或軟體難以比擬的作用，所以傳感器的好壞也就成為手機拍攝能力好壞的重要評判標準之一。
從2011年發布的iPhone 4s開始，蘋果公司開始在iPhone上使用索尼為其量身定製的感光元件。iPhone 4s、iPhone 5和iPhone 5c使用了索尼IMX145，這款CMOS擁有1/3.2英寸的面積，單位像素1.4μm，最高可拍攝800萬像素的照片。iPhone 5s則使用了衍生版的索尼IMX145，雖然還是800萬像素的CMOS，但面積增大到1/3英寸，單位像素提高到1.5μm。憑藉優秀的算法優化和大像素的幫助，使用定製CMOS的iPhone一躍成為手機攝影界的領頭羊。雖然各大手機廠商都可以使用索尼IMX傳感器的市售版，但想要讓自己品牌的手機在拍照上獨樹一幟，那麼就需要與CMOS廠商合作，加入自己特殊的需求，生產定製版感光元件，從而發揮出更好的性能。
在最新發售的OPPO Find X2 Pro上，其主攝就使用了OPPO與索尼一同定製的IMX 689傳感器。該圖像傳感器尺寸為1/1.43 英寸，單像素尺寸 1.12μm，在經過四合一像素技術處理後，可以達到2.24μm的尺寸，單像素尺寸在業內位居前列。相較於上代產品，IMX 689的感光面積增加了96%，感光靈敏度提升了130%。
除了在硬體規格上的提升，更重要的是IMX 689首發搭載了全像素全向對焦技術（4PD對焦技術）和雙原生ISO技術。全像素全向對焦技術是利用Quad Bayer的四像素排布方式，讓位置相鄰的4個相同顏色像素共用1個片上透鏡，可以縮小色彩偏差並提升傳感器的成像性和暗光環境下的對焦成功率。也正是由於該技術對焦覆蓋面積大，同時能維持高水準的對焦速度和精度，因此不少單眼相機也搭載類似技術，用以實現對焦性能上的突破。
▲傳統的專用像素檢測相位差的方式僅可以將部分少量的像素作用於相位差檢測，而IMX 689上全新的像素構造可以讓所有像素都做相位差檢測，大幅提升了對焦性能。
而雙原生ISO技術則讓Find X2 Pro可針對不同的場景智能切換感光度，暗光採用高感光度，拍得清晰又抑制噪點，高亮場景下採用低感光度，呈現更多的細節又能提升動態範圍和色彩表現。值得一提的是，通過提高ISO的方式不可避免會讓畫面噪點放大，這是感光元器件本身的局限。而通過雙原生ISO技術，即DCG技術的雙增益信號轉換，能夠實現暗光場景和高亮環境的感光度智能切換。
此外，Find X2 Pro還可以輸出12bit超精圖像，相比大部分手機輸出的10bit圖像，更高色深的RAW格式可以提升照片的後期空間、擴展動態範圍。事實上，從高通驍龍810開始就在ISP端支持14bit了，只是因為當時的手機CMOS尺寸較小，HDR視頻和HEIF照片等新格式不夠普及，所以遲遲沒有手機支持更高精度的圖像採集，而隨著手機影像技術的不斷發展，將手機CMOS的圖像採集能力提升到12bit是一件很有意義且必要的事情。
寫在最後
雖然2020年只過了第一季度，但從密集的發布會中也能窺見今年手機發展的趨勢。從發展方向上看，今年手機攝影的追求是大底、高像素、多鏡頭以及多倍變焦。而在已經發售的機型中，三星S20系列、小米10系列、OPPO Find X2系列以及索尼Xperia 1 II系列都已經用不俗實力坐穩了影像旗艦的身份，雖然在硬體配置上大同小異，但在影像發展方向上已經出現了明顯的不同。不過它們代表著今年手機的影像實力新高峰嗎？在接下來的幾個月里還有更多的手機會與之媲美嗎？且讓我們拭目以待吧。