高像素只是噱头 Lumia1020成像详细解析

写在前面

作为一名相机编辑，笔者日益深切地感受到智能手机对数码相机行业所带来的巨大冲击。毫不夸张地说，如果我们现在不关注手机的拍照功能，那么终有一天会和低端卡片相机一样被消费者（读者）抛弃。

然而，一款智能手机若是只能以拍照画质作为最大卖点，这就变成了一件本末倒置的事情——之所以很多人使用iPhone进行摄影创作，首先因为iPhone是一部好用的手机。如果一款手机只能被当做相机来用，那消费者为什么不去直接购买一款相机呢？所以，这篇对诺基亚Lumia 1020（以下简称“1020”）的解析文章只是想从技术角度告诉大家这款手机的拍照功能究竟是怎样的，并不作为指导选购的凭依。

关于1020其他功能的使用体验，请参考《4100万像素摄像头诺基亚1020功能评测》一文。

第二代4100万像素感光元件

首先，让我们“复习”一下1020在拍照方面的硬件规格。1020和去年发布的808PureView（以下简称“808”）一样均具备约4100万像素，但两者的感光元件并不相同。808采用的是1/1.2英寸CMOS，而1020采用了1/1.5英寸背照式CMOS。808的感光元件相比1020大约56%；而在单位像素大小接近的情况下，我们通常认为背照式结构能够提供比传统CMOS高约30%-50%的感光性能。综合目前的试拍情况，笔者认为1020的成像水平与808基本一致（受算法影响，高感控噪能力甚至还要稍好一些）；而减小感光元件尺寸的做法让整机尺寸控制在了一个相对合理的范围内。

需要说明的是，1020和诺基亚其他几款PureView手机一样均采用了带有冗余像素的感光元件，长宽比约为1.43:1，无论是在4:3模式下还是在16:9模式，输出像素都无法达到4100万。正因如此，1020在不同拍摄比例下的视角也有所差异，具体为：4:3模式下等效焦距约27mm；16:9模式下等效焦距约25mm。

最后，作为一个小小的补充：感光元件规格的缩小虽然没有对画质带来太多负面影响，但却令使用1020拍摄浅景深照片变得更加困难。

高像素是否带来高解析度？

在镜头素质基本相当的情况下，理论上感光元件的像素越高，则整个拍摄模块的解析度就越高。当然，如果感光元件的分辨率远远超过镜头所能承载的限度，那么高像素对于解析度的提升帮助就很有限。说起来似乎有些绕口，还是让我们直接看下通过专业软件所得到的的测试结果吧。为了大家能够直观看到1020在目前数码相机产品中的地位，我们加入几款对比机型：

对比机型1：富士X-E1（搭配 18mm F2镜头）

有效像素：约1600万；感光元件规格：23.6mm×15.6mm；

等效焦距：约27mm；参考价格：约9400元

选择X-E1来代表当前的主流可换镜头相机，主要是因为富士镜头群中有一枚等效焦距与最大光圈都与1020接近的镜头（18mm F2），比较方便横向对比。如果不考虑最大光圈的话，其实5000元价位就能买到一款很不错的可换镜头相机。

对比机型2：奥林巴斯E-PM2（搭配14mm F2.5镜头）

有效像素：约1600万；感光元件规格：17.3mm×13.0mm；

等效焦距：约28mm；参考价格：约3500元。

1020的售价高达6000元，而在非拍照方面与之规格近似的Lumia 920只需要约2500元就能买到。参考这之间的差价，笔者选择了E-PM2+14mm F2.5的组合作为对比机型，同时用来代表目前入门级可换镜头相机。

对比机型3：索尼RX100II

有效像素：约2000万；感光元件规格：13.2mm×8.8mm；

等效焦距：约28mm（广角端）；参考价格：约4500元。

选择RX100II作为对比机型，除了因为它的广角端等效焦距、最大光圈与1020较为接近外，其实还有另一个考虑——索尼将于9月5日正式发布Honami旗舰手机。同期登场的还有一款发烧级拍照附件：QX100镜头机。根据目前掌握的资料，QX100在成像质量上与RX100II完全相同的，因此当前所做的对比还可以看作诺基亚与索尼旗舰手机拍照功能方面的提前碰撞。

关于索尼镜头机的相关情况，可以参考《可与手机连接索尼无机身镜头模块分析》

我们使用ISO标准分辨率标版和Imatest软件测定4款产品的分辨率。在拍摄时，富士X-E1和索尼RX100II设定在F2.2光圈，奥林巴斯设定在F2.5光圈——常规相机测试通常会设置在最佳光圈上，考虑到手机不能收缩光圈，因此采用了与1020相接近的设置以便与对比。同时，1020则设定在4:3模式下。所有产品均使用ISO 200感光度进行拍摄。

从样片来看，拥有4100万像素的1020确实不同凡响，其表现已经超过了其他3款数码相机。而通过Imatest获得的测试成绩也证明了这一点：1020的分辨率确实是4款产品中最高的（取中心垂直方向数值）。

需要说明的是，通过Imatest给出的分析曲线，我们能发现1020的输出照片存在比较明显的机内加锐情况，而这会给分辨率读数带来比较大的影响。但这并不是说1020在测试中作弊，同样的情况也出现在其他手机甚至一些相机上（比如本次对比中的E-PM2也有一定的机内加锐）。

到这里，我们已经能够确认1020的高像素确实带来了很好的解析度。

高像素与高感光度画质是否兼得？

高像素能够提升解析度。但在感光元件面积相同的情况下，像素的提升往往会带来高感光度画质的下降。那么具备4100万像素的1020，在高感光度下的成像质量又如何呢？还是上述4款产品，让我们再来看看不同感光度下的画质对比。

感光度测试环境，截取红框内局部。

通过这组对比可以看到1020存在比较明显的机内降噪和加锐处理，粉红色绒布区域明显有结块的情况。但由于其像素较高，因此文字标签部分仍然有比较强的辨识度。另外，在拍摄时，笔者是按照感光度升一级、快门速度升一倍进行手动操作的，而1020随着感光度上升出现了明显的曝光下降情况——由此推断，1020的感光度或存在虚标情况。

综合以往的测试情况，笔者认为1020的高感控噪水平仅仅达到及格程度，不仅无法超过其他3款数码相机，同时相比自家产品Lumia 925也未必占有优势。究其原因还是受高像素所累，并没能发挥大尺寸CMOS应有的价值。

超采样技术是否真有奇效？

和808一样，1020同样具备超采样技术。它能在保存3800万或3400万高像素图像的同时，额外记录一张500万像素的小容量文件。500万像素足以胜任网络分享和日常输出的需要，因此超采样技术能够让网络传输图像变得更加高效。

根据诺基亚的官方描述，“（500万像素超采样图像中）每一像素均由传感器多达7个像素的数据浓缩而成。超采样技术确保这500万像素图像高度清晰、自然且噪点少”。根据上面的测试，1020在全像素下无法做到高解析度与高感光度画质的二者兼顾，那么超采样技术是否能为其带来一些转变呢？为了验证超采样技术的有效性，我们将机内生成的500万像素照片，与通过Photoshop将全像素照片缩小至500万像素的照片进行了对比。结果，两者在视觉上几乎没有任何差别。

上图的局部对比

为了进一步验证，我们还重新进行了分辨率对比。虽然机内直出500万像素照片在数值上略高于全像素缩小后的照片，但从曲线上看，机内直出500万像素照片存在非常夸张的加锐现象。

上图的局部对比

综上所述，超采样技术实质上就是一个机内缩图+锐化算法。

小结：4100万像素是神话还是噱头？

从上述测试来看，1020的高像素只能在低感光度下为画面解析度带来一些提升，并不能提升整体拍照性能。考虑到绝大多数用户并不进行超过A3幅面的照片打印，因此高像素对于输出尺寸来说也没有实际价值——毕竟，专业摄影师肯定不会用手机代替数码单反相机进行工作拍摄。

在笔者看来，高像素其实是诺基亚解决手机拍照变焦问题的副产品。包括诺基亚在内，不少厂商都推出过具备光学变焦功能的手机，但由于体积、成本等原因，这些产品大多没有持续发展下去。从数字技术角度，解决变焦问题只有插值运算和机内裁切两条路。显而易见，诺基亚选择了后者。

使用1020数码变焦功能的拍摄实例

事实上，不少数码相机（包括若干数码单反相机）也具备类似的机内裁切功能，但他们一般只能做到1.4倍或2倍的焦距延展——有效像素折半，则焦距增加1.4倍——所以，我们不妨这样去想：诺基亚为了让3倍数码变焦后的照片仍有基本可用的画质（500万像素），所以才让808和1020配备了高达4100万像素的感光元件。只不过，为了抓住媒体和消费者的注意力，诺基亚在宣传时更偏重于高像素。

所以，对于绝大多数消费者来说，4100万像素只是一个噱头。无论是否使用数字变焦功能，设置在500万像素模式都能满足日常使用的基本需要，而这还能为您节省机内存储空间。在笔者看来，如果1020是一款只有2000万像素甚至1500万像素的产品，那么它的画质将会更加均衡，更具实用价值。

图/文 ET