科普时刻：手机摄影中的多合一像素，它究竟是什么？
以三星 Galaxy S20 Ultra 为例，1.08 亿像素主摄不仅可以拍摄出超过一亿像素的照片，还可以在 1200 万像素下实现三倍无损变焦。
在日常拍照时，系统将会以默认的九合一模式，也就是以 1200 万像素进行拍照。这不禁让我想起了同样位列智能手机拍照第一梯队，却死守 1200 万像素的 iPhone。
既然平时不会用上一亿像素，是不是真的「徒增功耗」？或者「方向错了」？
从高像素说起
至今为止，智能手机仍然没有放弃对更高像素的追求。
进入数码拍照时代后，照片是以像素为基本单位进行获取、加工、保存和再现的。更高的像素意味着每次拍照能够记录下更多的信息，画面当中就会有更加丰富的细节。
△ 京瓷VP-210，图片来源：FPT Shop
首款内置摄像头的智能手机像素仅为 10 万左右，也就是 0.1MP。第二年，这个数字达到了 0.3MP。
以现在的眼光来看，这个像素根本不值一提，它在当时已经是一个飞越，并且能够拍出分辨率为 640x480 的照片。
△ 目前主流视频网站依旧提供 480P 分辨率
诺基亚对于高分辨率的追求可谓疯狂，曾经为了实现更高像素采用了单独的图形处理芯片。期间 Lumia 1020 的像素达到 4100 万，已经与目前主流的手机摄像头处于同一水平。
近些年，安卓手机也纷纷在高像素领域发力，4800 万像素已经逐渐成为旗舰机主摄标配。今年虽然大多数厂商并不会用上一亿像素，但大多也会集中在 4000 万到 6000 万像素。
「大底」来袭
摄影圈一直在流传一句话：底大一级压死人。也就是说相机的传感器越大，理论上能够获得更好的画质，这也是目前全画幅相机广受追捧的原因。
与相机相比，手机由于集成度更高，在传感器面积方面有着天然的劣势，这依然无法阻止厂家对于大底的追求。
以目前 DxOMark 排行榜第一的小米 10 Pro 为例，它采用的一亿像素主摄传感器三星 ISOCELL Bright HMX 的尺寸达到 1/1.33 英寸。时间回到两年前，也就是我目前正在使用的小米 8 采用的索尼 IMX 363 尺寸为 1/2.55 英寸。两年的时间里，相机传感器尺寸增加了 91.7%。
如果两者的像素数量相同，小米 10 每个像素可以达到小米 8 接近两倍的大小。更大的像素面积意味着更高的进光量和更加纯净的画面，自然能够输出质量更高的照片。
苹果 iPhone 11 Pro 的主摄仅为 1200 万像素，也能够拍出质量不错的照片。除了苹果自身的优化以外，「大底」自然功不可没。
通过多合一实现大底
仍然以小米 10 为例，虽然它的主摄传感器面积比小米 8 高出 91.7%，像素数量增加了整整 8 倍。如果一直按照一亿像素输出，在不考虑其他技术影响的情况下，不仅单个像素的大小仅为后者的 21.3%，文件体积也会高出 8 倍。
这样的结果就是照片的像素数量会增加，质量不一定好，而且文件体积会变得很大，确实有点「方向错了」的意思。
通过四合一技术，在输出 2700 万像素照片的情况下，单个像素大小达到后者的 85.2，文件体积也仅增加 2.25 倍。
四合一技术因为涉及到像素合成，可以有效减少噪点，提高进光量，可以对画面的部分细节进行修正。配合两年来在技术方面的进步，小米 10 自然能够得到更加出色的照片质量。
如果以三星 Galaxy S20 Ultra 为例，ISOCELL Bright HM1 同样为 1.08 亿像素，1/1.33 英寸，支持九合一技术。通过像素合成能够实现输出 1200 万像素照片，与小米 8 最高分辨率相同。
Galaxy S20 Ultra 默认情况下拍出照片的单个像素比小米 8 高出接近一倍，配合三星的优化，成像质量自然吊打。
厂商为什么还要采用多合一技术，而不是直接推出一款 1200 万像素，1/1.33 英寸的传感器？
我们是否需要高像素与多合一？
先不说高像素带来的噱头，以及配合像素合成技术，实际输出的照片质量会更好。高像素传感器至少还有以下两个优点：无损变焦以及更高的解析力。
后者很好理解，108MP 传感器拍出的照片，像素数量比 12MP 高出 8 倍。更多的像素会让画面的细节更加丰富，也方便后期进行裁剪等处理。
无损变焦可以通过抽取像素的方式实现，例如九合一是通过将 9 个像素合成 1 个，从而得到一个像素更低的照片。通过无损变焦，可以直接抽取画面当中 1/9 的像素，获得一张新的照片，因为没有进行像素的放大与缩小，理论上并不会有画质损失。
过高的像素目前仍然是噱头大于实际。我们也要承认，有了多合一像素、无损变焦等技术的加持，高像素并不只是厂家的噱头。
这些技术你在大多数时间也许并不能体验到。当你对黑板拍完照后，发现记录下的板书更清晰，或者在对照片进行放大后画面依然清晰时，相信你也会感叹现在的手机摄影确实进步了不少。
