三星2億像素傳感器ISOCELL HP2 用科技定義未來(lái)移動(dòng)影像

　　近日，三星發(fā)布了最新旗艦手機(jī)Galaxy S23 Ultra，主攝首發(fā)搭載了全新的2億像素傳感器ISOCELL HP2，HP2被業(yè)界稱為目前最強(qiáng)主攝。但是，手機(jī)采用2億像素有必要嗎?答案是肯定的，當(dāng)然有必要。

　　↑三星Galaxy S23 Ultra主攝首發(fā)搭載2億像素傳感器HP2

　　移動(dòng)影像的發(fā)展方向和問(wèn)題

　　目前，移動(dòng)影像主要有兩個(gè)發(fā)展方向。第一是增大傳感器尺寸。傳感器成像質(zhì)量最大的影響因素是傳感器尺寸，傳感器面積越大就意味著吸收的光線越充足，成像質(zhì)量越好。三星在大尺寸傳感器方面一直保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。此前，三星發(fā)布的GN2傳感器，尺寸達(dá)到了1/1.12，單個(gè)像素點(diǎn)尺寸達(dá)到1.4微米，能夠捕捉優(yōu)質(zhì)的色彩和細(xì)節(jié)。

　　手機(jī)影像發(fā)展的另一個(gè)方向是增加傳感器像素密度，主要以三星為代表。從全球首款1億像素傳感器，到第一個(gè)2億像素傳感器，三星在高像素傳感器研發(fā)上始終保持絕對(duì)領(lǐng)先地位。

　　那么，高像素有什么好處呢?像素越高畫(huà)面解析力越強(qiáng)，畫(huà)面顯示也越細(xì)膩，能夠展示更豐富的細(xì)節(jié)。從這個(gè)角度來(lái)講，高像素一定是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。也有人會(huì)提出，其他條件不變的情況下，像素越高，意味著單個(gè)像素尺寸越小，感光能力也就越弱，照片噪點(diǎn)增加，寬容度降低。但三星HP2傳感器為什么在增加至2億像素時(shí)，仍然保持了更好的畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)呢?這是因?yàn)槿�星在影像科技領(lǐng)域取得了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，改變了影響成像質(zhì)量的關(guān)鍵要素。

　　↑2億像素照片放大細(xì)節(jié)依然清晰

　　三星最新HP2帶來(lái)移動(dòng)影像新突破

　　其中最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)是三星雙垂直傳輸門(mén)(D-VTG)技術(shù)， HP2傳感器上有2億個(gè)像素，像素捕捉光線信號(hào)越多，圖像顯示的細(xì)節(jié)越豐富。我們可以把像素比作水桶，像素捕捉的光線信號(hào)比作水，水桶的容量比作像素存儲(chǔ)光線信號(hào)的能力，水桶直徑不變，縱向加深，就能提升水桶的容量。雙垂直傳輸門(mén)技術(shù)技術(shù)就是在像素面積不變的情況下，提升每個(gè)像素的深度，從而提升每個(gè)像素捕捉光線信號(hào)的能力。而傳輸門(mén)，就相當(dāng)于水龍頭，雙傳輸門(mén)就是在原本只有一個(gè)水龍頭的情況下，再增加一個(gè)水龍頭，兩個(gè)水龍頭一起打開(kāi)，水流的速度就加快了。我們可以把雙垂直傳輸門(mén)技術(shù)簡(jiǎn)單的理解為它是一項(xiàng)提升單個(gè)像素感光能力和信號(hào)傳輸效率的技術(shù)。這樣的好處是可顯著提高成像速度，并大幅提升了強(qiáng)光環(huán)境下的色彩還原能力。三星官方數(shù)據(jù)顯示，相比前代產(chǎn)品， HP2每個(gè)像素可吸收的電子數(shù)量增加了33%。

　　增加像素密度帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是感光度降低。這是因?yàn)橄袼攸c(diǎn)縮小了，單個(gè)像素點(diǎn)感光面積就縮小了，造成單個(gè)像素感光能力減弱，反映到圖像上就是在晚上或者光線昏暗的室內(nèi)拍照時(shí)，照片模糊不清。我們看三星是如何解決這個(gè)問(wèn)題的呢?三星HP2采用Tetra2pixel十六合一像素技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)就相當(dāng)于，單個(gè)水桶盛水的容量不足時(shí)，把相鄰的水桶合并在一起，形成一個(gè)大桶，從而提升單個(gè)水桶的容水量。在白天光線充足時(shí)，雖然單個(gè)像素尺寸只有0.6微米，但是也足夠拍攝清晰的照片，相機(jī)可以拍攝2億像素照片。但是當(dāng)晚上光線不足時(shí)，HP2可以把相鄰的四個(gè)0.6微米像素合并為一個(gè)1.2微米的大像素，如果還不夠大，HP2支持最高把相鄰的十六個(gè)像素合并為一個(gè)超級(jí)像素，以便成倍提升感光度。這也是為什么三星HP2能在夜晚拍攝出更加清晰炫麗的照片的原因。

　　↑Tetra2pixel十六合一像素技術(shù)

　　↑采用十六合一像素技術(shù)(右)夜景拍照更清晰

　　除此之外，三星HP2還擁有超級(jí)QPD自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)，能夠充分調(diào)動(dòng)2億像素來(lái)對(duì)焦，大幅提升了對(duì)焦的速度和精度。與前代2億像素傳感器相比，HP2在2億像素模式下的速率提高兩倍，快門(mén)延時(shí)縮短一半，能夠更快、更準(zhǔn)確地聚焦移動(dòng)中的物體，實(shí)現(xiàn)在2億像素模式下每秒15幀的拍攝。超級(jí)QPD技術(shù)還能大幅提升暗光下的對(duì)焦能力。三星官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，即使在低至1 lux (勒克斯)的環(huán)境中(例如只用一根蠟燭照明的房間內(nèi))，亦可拍攝運(yùn)動(dòng)影像。

　　↑超級(jí)QPD自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)

　　HP2中的Smart-IS0 Pro技術(shù)可合并單次曝光中生成的兩個(gè)讀數(shù)。該技術(shù)可將高ISO或中IS0與低ISO合并，確保捕捉到清晰的圖像。比如，普通手機(jī)在晴天時(shí)背對(duì)太陽(yáng)拍照，那么得到的照片就是天空正常但是人臉黑的照片或者人臉曝光正常而藍(lán)天過(guò)曝的照片，Smart-IS0 Pro技術(shù)就是按一次快門(mén)生成兩張照片，一張?zhí)炜掌毓鉁?zhǔn)確的照片和一張人臉曝光準(zhǔn)確的照片，然后兩張照片智能合成，得到一張人臉和天空都曝光準(zhǔn)確的完美照片。

　　↑Smart-IS0 Pro技術(shù)

　　上文我們?cè)敿?xì)了解了三星HP2的各項(xiàng)突破性創(chuàng)新技術(shù)。但是如果技術(shù)不能適應(yīng)環(huán)境，就難以真正服務(wù)于人。我們注意到HP2的尺寸規(guī)格設(shè)計(jì)的很巧妙，1/1.3英寸的尺寸并不算很大，但是，這個(gè)尺寸正是目前主流智能手機(jī)最常用的影像傳感器尺寸，手機(jī)廠商可以不用重新設(shè)計(jì)主板就能直接升級(jí)2億像素HP2，另外，也不會(huì)造成手機(jī)相機(jī)部分的額外凸起，這對(duì)于2億像素HP2的大面積普及極為重要�？梢哉f(shuō)，HP2是把三星最先進(jìn)的科技與實(shí)用性完美結(jié)合的一款重磅產(chǎn)品，將為移動(dòng)影像素質(zhì)的整體提升做出實(shí)質(zhì)性推進(jìn)。

　　移動(dòng)影像受限于感光元件和光學(xué)元件尺寸，圖像分辨率、感光能力、對(duì)焦能力、變焦能力都受到制約。三星通過(guò)高像素+科技創(chuàng)新，讓手機(jī)等移動(dòng)產(chǎn)品保持輕薄手感的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)相機(jī)的功能和圖像素質(zhì)，為移動(dòng)影像在計(jì)算影像發(fā)展的道路上，做出突出貢獻(xiàn)，同時(shí)，也為未來(lái)移動(dòng)影像發(fā)展創(chuàng)造更大空間。