iPhone 6s攝像頭“1.22微米圖元”的秘密

今天淩晨蘋果發佈了萬眾期待的iPhone 6s/6s Plus手機。新一代iPhone終於告別了沿用數年的800萬圖元主攝像頭，新型號的圖元數量一下提升了50%，達到了1200萬。蘋果在發佈會上著重介紹了新一代iPhone的拍照性能，並用一系列奪人眼球的樣張試圖證明iPhone依舊擁有手機中超一流的拍照性能。

發佈會結束後，蘋果官網更新了新一代iPhone的詳細資料，截圖如下：

其中，攝像頭一欄“1.22微米圖元尺寸”的字樣無疑給激動的粉絲猛澆一盆冷水。與之前蘋果引以自豪的1.5微米圖元直徑相比，1.22微米的數字是明顯的退步。

過去幾年，蘋果一直在iPhone攝像頭圖元指標上止步不前，而原因也相當合理——

圖元數量並非決定相片畫質的唯一要素，而在感測器面積不變的前提下增加圖元數量必然會減少單個圖元的面積，進而損失動態範圍和低照度拍攝性能。

感測器拍照畫質的關鍵指標有清晰度、動態範圍（照片的最大允許明暗跨度）、噪點、色彩深度、色域這幾個要素。其中只有清晰度與感測器圖元數量成正比，其它幾項指標只和單個圖元的面積成正比。在感測器總面積不變的情況下，顯然提高清晰度就只能犧牲其他畫質指標。這是CMOS感測器面臨的客觀規律限制，如何取捨就要看廠商的決策了。

蘋果過去的選擇是維持800萬圖元數量不變的情況下，同時擴大單個圖元的面積：iPhone 6的攝像頭圖元直徑達到1.5微米，超過了絕大多數競爭對手；因此iPhone 6拍照的動態範圍、噪點等指標通常比對手更出色。

與一味追求圖元數量的其他手機廠商相比，之前蘋果的做法顯得更加平衡，符合普通消費者的實際需求。

然而，iPhone 6s這代手機卻拋棄了蘋果堅持多年的原則，走上了“增加圖元數量、減少圖元面積”這條擠滿了安卓手機廠商的道路。iPhone 6s的感測器面積相比iPhone 6沒有任何變化，圖元數量提升一半的結果就是單個圖元的面積縮小到之前的三分之二。1.22微米的圖元直徑正好和主流安卓手機攝像頭持平，不能不說是一種諷刺。

發佈會上，蘋果特意強調iPhone 6s使用了“Deep trench isolation”，亦即“深槽隔離”技術來改善畫質。

從展示來看，“深槽隔離”就是通過減少相鄰圖元之間的光線串擾來降低雜訊，增加動態範圍。按照蘋果的說法，這一技術可謂高大上的突破，效果也相當明顯。

然而，這項技術的原理其實並不陌生。稍微深究一下我們就會發現，原來“深槽隔離”是蘋果老對手三星在兩年前用上的招數。三星在自己研發的攝像頭感測器中應用了這一結構，並將其命名為“ISOCELL”感測器。新一代的Galaxy S6手機就有部分貨品使用了三星自己的ISOCELL感測器，據三星宣傳其畫質提升最高可達30%。不過在實際拍照測試對比中，ISOCELL帶來的畫質改善其實是很難看得出來的。“深槽隔離”只是一種權宜之計，真正能有效改善攝像頭畫質的手段還是加大感測器的感光面積。

編者注：如果一個感測器的每個圖元面積更大，那麼進光量就更多，這對於畫質的提升是很有幫助的。但是對於手機來說，感測器尺寸的變大則意味著手機體積的增大，與此同時耗電量也隨之增加。

蘋果自己並不生產手機攝像頭元件，最近幾年都是向索尼定制，退一步假設，即便向三星購買攝像頭或相關技術也是很正常的。只是這種新技術的實際效果顯然並沒有特別誇張，甚至無法彌補圖元面積大幅縮小帶來的畫質損失。iPhone 6s 的1200萬圖元相比之前的800萬圖元來說，拍照清晰度明顯提升是肯定的，但其他畫質指標很可能出現退步。

說白了，不增大感測器面積就想全方位增強拍照性能在現在的技術條件下還是個夢想，可惜蘋果還是選擇了“投機取巧”討好消費者的做法，而不是實實在在地增大相機感光面積。這一次，蘋果的確令人失望。

本來蘋果還可以通過圖元超級採樣技術來彌補圖元面積減小帶來的麻煩。

編者注：這個技術是將7個圖元壓縮成為一個pure圖元的技術，能夠達到較高的感光度畫質。

舉個例子來說，用1200萬圖元拍攝得到一張600萬圖元的照片。這個過程中，通過壓縮，將1200萬圖元合併成600萬圖元輸出，這樣增加了圖元密度，使照片看起來更加清晰，而且可以在明暗對比強烈的場景或是昏暗的光線下，合併多個圖元的資料來提升動態範圍並減少噪點。

雖然1200萬圖元的感測器輸出的圖像只有600萬圖元或者更少，但綜合畫質會提升，相較於直接用600萬圖元直接拍攝要好得多，諾基亞808 PureView就採用了類似的技術，它在7個圖元的基礎上增加了一個，形成自己特有的超採樣技術。其實加入超採樣功能並不困難，可以大大增加相機拍攝的靈活性，蘋果卻並沒有在iPhone 6s上引入這一功能。

還好，新一代iPhone的攝像解析度從之前的1080p提升到了4K，給了消費者一個安慰。與拍攝照片不同，攝像頭拍攝視頻時只會用到部分感測器面積，用到的面積越多則視頻綜合畫質越好。之前的iPhone 800萬圖元相機錄製1080p視頻時只會用到約1/4的感測器面積，而iPhone 6s拍攝4K視頻時能用到約3/4，畫質比以往會有全方位的顯著進步。相比其實沒什麼改進的照片拍攝能力，4K視頻錄製才是iPhone 6s值得消費者歡呼的功能。

如今，高端安卓手機已經開始裝備1/2.6寸乃至1/2.3寸感測器的攝像頭了，單圖元面積與iPhone 6s相當，而圖元數量則能達到1600萬到2000萬以上。iPhone一直引以為傲的拍照性能如今卻更加迎合消費市場，照此發展下去，拍照性能也可能會變成iPhone 的一個短板，不知道約伯斯會作何感想。

如果下一代iPhone依舊不增大感測器面積，對於消費者來說這當然不是什麼好消息，雖然這個細微的變化可能並不會被注意。希望這次蘋果的轉變只是暫時的妥協，未來蘋果依舊能堅持自己的原則，真正為用戶體驗而非參數比拼來設計手機。

當然，真正會計較這個微小變化的可能是專業攝影師和攝影愛好者，而他們也並不會拿著iPhone 去拍攝，很難說，這或許也是蘋果新一代手機在攝像頭上做此改動的原因吧。