最近幾年，每當有手機廠商推出千元機的時候，在影像上都會突出“高像素”的優(yōu)勢。當然，我們也都清楚這些所謂的高像素更像是一個噱頭，沒有太大實際用處。

而巧的是，索尼最近推出了最新的主打拍照的A7R5，索尼的R系列主打的就是高像素，那么這個像素和手機像素是一個概念嗎？是，但是最終效果會有如此大的差別絕對是有原因的。接下來就來探索一下吧。

讓我們回到傳感器的制作原理中。如果在百度搜索CMOS，你會發(fā)現(xiàn)它的用途不僅僅是相機的傳感器，還可以是存儲設備、也可以用來做集成電路，當然，咱們今天說的還是相機傳感器?；驹碓诘诙谟兄v過，這里簡單回顧一下。

光通過鏡頭照到傳感器上，傳感器會將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后會有一個叫做ADC的對電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后存儲到內(nèi)存卡中，這就是一張現(xiàn)代照片的誕生。在此期間，如果用小刀把傳感器切成一小塊一小塊，它們就可以分別接收信號，最終就可以形成一個龐大的信息接收網(wǎng)，切的塊數(shù)越多，像素就越多，理論上畫面就會更精細。

如果忽略顯示設備的分辨率，而去追求一張照片所能達到的極限的話，自然是越高像素越好，但事實并非如此。在一個大小固定的傳感器上，如果像素數(shù)增多，就意味著單個像素面積會變小，只要面積減小，單個像素塊接收光信號的準確度就會下降，最終會導致噪點。也就是說，像素面積不能無腦加大，需要有足夠大的傳感器面積進行配套才可以。

可是問題又來了。如果手機那么小就可以做到5000萬甚至兩億的像素，那為什么相機不可以呢？首先，相機可以，比如富士的GFX-100S就搭載了中畫幅一億像素傳感器，還有兩億、三億像素的相機。但是更高的像素意味著更多的信息，更慢的處理速度，以及光學極限。

這里說的光學極限指的是衍射極限。首先，光透過鏡片或者穿過小孔就有可能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，簡單來說就是會亂跑。而恰巧，相機的成像原理就是小孔成像，用的還都是鏡片。衍射現(xiàn)象可以通過更好的鏡頭來減弱，但是沒有辦法消除，于是就產(chǎn)生了衍射極限。

再來說一下另一個名詞，最小彌散圓。光通過圓形的鏡頭，最終以一個個圓錐的形態(tài)到達傳感器。對上焦的是圓錐，沒對上的是圓柱，二者最終會平躺到傳感器上，圓錐的部分清晰，圓柱的部分就模糊。最小彌散圓說的是圓錐最終能尖到什么程度，最小彌散圓越小，圓錐就越尖，畫質(zhì)就會越好。但是因為衍射極限的存在，不會有真正的圓錐，全部都是圓柱。所以最小的那個圓柱，就叫做最小彌散圓。

最小彌散圓和衍射極限的存在，導致單個像素面積必須到達一定數(shù)值，才能接收到有效信息，否則九個小像素和一個大像素接收到的信息一樣，那就沒有意義了。

也就是說，傳感器像素越高，需要的是更好的鏡頭和更大的面積來“喂飽”傳感器。

也也就是說，即使傳感器像素很高，沒有足夠大的面積，沒有足夠好的鏡頭，像素再高也沒有用。很顯然，這些需求在追求輕量化的智能手機上是無法做到的。

那為什么手機廠商還會吹噓拍照的高像素呢？

其實像素越高，無非是需要更好的處理器，還有更好的刻蝕工藝而已?？涛g工藝越好，就能在小傳感器上面雕刻出更多的像素數(shù)，更好的處理器可以更快處理傳感器的信息，而這兩個技術(shù)正好是在手機技術(shù)發(fā)展的路線上的。從因特爾的7mn，到臺積電4mn、3mn工藝制程，從驍龍8到8gen2，這兩項數(shù)值恰好是手機發(fā)展的大趨勢，在這個趨勢之下，手機像素便成為了最具性價比的“性能提升”。

總結(jié)一下，在衍射極限定理之下，單純提升像素數(shù)帶來的畫質(zhì)提升是不可取的，在工藝制程和處理器不斷發(fā)展的今天，像素數(shù)也就成為了最簡單的“性能提升”。大家在準備下一次買手機的時候，可不要單純被像素數(shù)嚇唬到了哦。

參考資料：

【硬核】A7R5像素真的夠嗎？再談衍射極限光圈與高像素 從拜爾濾鏡到奈奎斯特定理應用_嗶哩嗶哩_bilibili

衍射極限_百度百科 (baidu.com)

光的衍射_百度百科 (baidu.com)

CMOS（互補金屬氧化物半導體的縮寫）_百度百科 (baidu.com)

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器_百度百科 (baidu.com)

FUJIFILM GFX100S | Cameras | FUJIFILM X Series & GFX -中國 (fujifilm-x.com)

“雙影像畫質(zhì)旗艦”索尼A7R5（A7RV）正式發(fā)布！一篇文章幫你厘清要點 - 知乎 (zhihu.com)

編輯人：思諾

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2023.1.5