随着手机厂商不断喊出“1亿像素”“2亿像素”的口号,仿佛像素越多,画质就越好。
但事实真的是这样吗?
今天,我们从传感器尺寸、像素密度,到动态范围和成像原理,带你看懂高像素背后的真相。
01 传感器尺寸:决定画质的第一性原理
不夸张地说,传感器面积才是画质的地基。面积越大,单位时间内接收到的光就越多,成像就越干净清晰,尤其在暗光环境下优势明显。
举个例子:
传感器类型面积单像素进光量(估算)全画幅864 mm²约 48nW(8.4μm² 像素)1英寸手机116 mm²约 7.2nW(1.24μm² 像素)
所以,哪怕索尼 A7S III 只有区区 1200 万像素,暗光表现也轻松碾压动辄 5000 万甚至 1 亿像素的手机。
不是像素少,而是每颗像素都更“能打”。
02 像素密度:参数越高,未必是好事
很多人以为像素密度越高越清晰,实则不然。像素密度越高,单个像素越小,进光量就越少,噪点就越高。
来看一组 DXOMARK 的实测数据:
像素尺寸信噪比(SNR)1.0μm10dB2.4μm24dB
某品牌手机:原生模式下是 5000 万像素,像素尺寸 1.24μm;开启四合一后,像素等效变为 2.48μm,SNR 提升将近 5dB,画质肉眼可见地更纯净、宽容度更高。
03 动态范围:决定“暗部有细节,亮部不死白”
动态范围反映的是相机在面对强对比场景时,保留亮部和暗部细节的能力。它受传感器物理结构和电路噪声影响,核心公式为:
动态范围(dB) = 20 × log₁₀(满阱容量 ÷ 读取噪声)
类型满阱容量读取噪声理论 DR1英寸手机20,000e⁻2.1e⁻约 79.6dB全画幅80,000e⁻0.8e⁻约 100dB
不止于此,像索尼 Exmor RS 的双增益架构、富士 GFX 中画幅传感器,已经能做到实测超 15 档动态范围,远非手机可以轻易匹敌。
04 实证对比:像素翻倍 ≠ 分辨率提升
来看两个实机对比:
型号像素数单像素尺寸实测分辨率GFX50SII5100 万5.3μm63 lp/mmGFX100S1 亿+3.76μm60 lp/mm
看懵了吧?像素翻倍,分辨率反而下降。这背后的原因包括:
更小像素带来的光子捕获能力下降;
像素串扰、透镜间距光损增大;
器件热噪、光学衍射更明显。
简单说:像素堆得太密,反而拍不清。
05 “画质”不是参数叠出来的,是平衡出来的
综合上百款传感器的数据,经验告诉我们,每类尺寸的传感器都有一个最佳像素密度范围,超出反而画质下降:
传感器类型最佳像素密度超出后果1英寸≤ 8M/mm²每增 1M/mm²,SNR 下降约 0.7dBM4/3≤ 5M/mm²动态范围损失约 1.2EV全画幅≤ 1.5M/mm²分辨率下降 8% 以上
这里还有一个“画质指数”经验公式,仅供参考:
画质 = 0.45 × 传感器面积 + 0.3 × (1 / 像素密度) + 0.25 × 工艺加权因子
06 写在最后
下次再看到“2亿像素手机”“16K照片输出”这类宣传,不妨冷静一下:像素只是参数,而画质背后是真正的光学、物理和工程系统。