底大一级就真的强？四款手机传感器实测样张分析

 前言

       大家在选购手机时，都会纠结手机拍摄的能力，这与厂商的Lens（镜头）设计、相关算法、Sensor（传感器）和ISP（影像处理器）等密切相关。其中Sensor（传感器）作为手机成像的重要基础，其尺寸大小、像素设计和设计工艺等都会一定程度影响最终成像。

       不同的Sensor，差距会非常大吗？为了验证这一问题，笔者找来了搭载IMX700、IMX766、S5KHMX和GN1的手机，在本文做个测试，这些Sensor在2021年是十分热门的，多用作手机主摄。

       下面是参与测试的Sensor信息一览，其中尺寸最大的是IMX700，高达1/1.28英寸，像素最高的是S5KHMX，高达1.08亿像素，所有Sensor都支持像素合并以增大单个像素大小，提升成像水平。

（本次参与测试的4款不同Sensor信息）

       本文共六个环节，分别是测试各Sensor的基准画质、高感画质、宽容度、夜景表现、白平衡与色彩、不同照度下的对焦速度，下面测试正式开始。

 一、基准画质

　　首先是基准画质测试，为了公平起见，笔者将各Sensor用字母A-D标记，使用手机自带的专业模式拍摄，以减少AI算法对成像效果的影响，用重型三脚架和大型齿轮云台稳固设备保证画面稳定。

　　画面曝光正常时，原生iso（感光度）越低，画质越细腻。由于传感器厂商没有公布这些Sensor的原生iso范围，因此笔者手动调节手机所支持的iso拍摄（有可能使用到了拓展iso）。一般镜头的中心成像最佳，但各家厂商不同的Lens设计方案会影响极限边缘画质，测试的图片将截取中心和非极限边缘的区域作为参考。

　　测试场景：室内稳定光源下的分辨率标版

（测试场景）

　　中心画质是一项非常有意义的参考指标，在Lens的最佳成像区域可以体现Sensor最好的画质。由于绝大部分手机Sensor比例为4:3，因此笔者按照标版的数字标识对齐，这也是一种避免光线干扰，可视化呈现Sensor画质的测试方法。

（拍摄样例）

　　我们先来看看这些Sensor在最低iso时中心画质表现，大家请观察下图画面中的细线和其间隔的锐利程度、清晰度，还有画面整体的对比度。Sensor A、D的画质最为扎实，对比度也相当高，Sensor C的对比度和锐度表现不错。

　　接着是展示最低iso较边缘画质，选取放大的区域位于图片偏右下角，大家可以观察数字的清晰程度和细线边缘的锐利程度。Sensor D的画质最扎实，对比度和锐度都比较高；而Sensor A、B、C的对比度相近。

 二、高感画质

　　到这里想必大家对这4款Sensor的最佳画质有一定了解了吧，不过光线不佳时的高iso场景下，它们的画质又如何呢？这几款Sensor所支持的最高iso范围是1600~12800，为了公平起见，笔者使用1600的iso为基准再做一次测试。

　　可以看到，当iso达到1600时，所有Sensor的中心画质都出现了一定的下降，涂抹和锐化的痕迹逐渐显现。Sensor D的画面对比度和清晰度最高，但是画面较暗。

　　高iso下的较边缘区域的画质涂抹的痕迹和锐化的痕迹非常明显，但是各Sensor的画面线条依旧可辨。

 三、宽容度

　　宽容度也是衡量Sensor的重要指标之一，Sensor宽容度越大，记录的明暗信息更多，后期调整相对更灵活。随着HDR算法的加入，“底大一家压死人”的定律逐还适用吗？

　　由于大部分手机用户不会专门拍摄RAW或高像素的素材做后期处理

       大部分用户常手动关闭HDR；

       大部分手机修图软件不支持RAW格式；

       大部分用户的图片处理流程一般为JPG拉拉曝光套套滤镜。

       因此笔者用默认像素大小的JPG的格式，拍摄了典型的欠曝场景、过曝场景和HDR场景。图像iso为各Sensor的最小值，非HDR场景用专业模式拍摄。

　　测试场景：公司过道的窗户旁

（兴华同学满脸写着“高兴”）

　　笔者抓来了路过的兴华同学上镜当工具人参与成像测试，首先拍摄了人物正常曝光的样张。调整前，天空完全过曝的，看看通过相应的后期手段能否拉回一部分天空的细节。

（拍摄样例）

　　笔者将所拍摄的JPG导入到Adobe Photoshop中，用Camera Raw将曝光压低两档，并将高光和白色的数值拉到了最低。很遗憾的是，所有的Sensor拍摄的图片均不能拉回天空的细节，依旧死白一片。

       除了Sensor A，隐藏在背景高光中的一部分树叶倒是被还原了少许。看来在拍摄的时候，如果不开启HDR，手机拍摄画面中高亮处的细节基本无法还原。

　　既然过曝时天空的细节拉不回来了，那么让天空正常曝光，通过后期手段提亮人物，效果又如何呢？毕竟数码摄影中有一句老话叫“宁欠勿曝”，那就试试看。

（拍摄样例）

　　笔者将所拍摄的JPG导入到Adobe Photoshop中，用Camera Raw将曝光提高两档，将高光数值-100，阴影数值+100。可以看到这4款Sensor都能在保证天空有细节的情况下，将兴华同学大致还原出来，但是画质都十分的感人，并伴有大量的明度、彩色噪点，暗部也有些许的色彩失真。

　　从刚才的两组照片看，由于手机Sensor与主流相机Sensor的尺寸差距太大，若不依靠算法，则被“底大即正义”的物理定律压制得死死的，过曝或者欠曝的恢复调整都会对画质造成较大的损失，这也是为喜欢用手机JPG修图的同学提供一个参考了。

       那么打开HDR算法后，画面的观感如何呢？这就与手机厂商的HDR算法技术有关了。

（拍摄样例）

　　根据实拍场景来看，Sensor A、D还原更真实自然，Sensor B天空色彩更艳丽。也许是不同的曝光优先权衡，Sensor C的人物看起来更讨喜，但天空区域已有些过曝。

　　兴华同学急着去开会，于是笔者就赶紧放他走了，看完这几款Sensor的画质和宽容度的测试表现，你有什么想说的呢？阅读完本文后欢迎在评论区一起互动。

 四、夜景表现

　　夜景拍摄一直是手机的噩梦，小底Sensor直接拍出来的照片还没眼睛看到的清晰，同时细节损失严重。现在的Sensor为了应对夜景，某些型号还采用了RYYB的像素排列以增大进光量，同时加持了强大的夜景算法。那么打开设备自带的夜景模式，这些Sensor夜景表现如何呢？笔者将这些手机固定上三脚架，并启用设备的三脚架模式拍摄。

　　测试场景：晚上公司正门

（测试场景）

　　夜景模式的原理与大光比时的HDR类似，都是由高速帧与低速帧相叠加合成，让成片具备“高”动态范围。

（拍摄样例）

　　这种“高”动态范围的体现就是高光不过曝，暗部有细节。在夜景这种更为复杂的大光比环境，看看哪款Sensor的夜景能力更吸睛。笔者截取了画面高亮的部分，就是我们PConline的Logo，可以明显的感受到Sensor D的高光压制能力最为强悍，其次是Sensor A，而其余的Sensor都有过曝的情况出现，Sensor A夜景模式的画面扎实度相当占优。

　　再来看看暗处的情况，Sensor A、C的暗处既有大量细节又有明显的色彩层次。总的来说，在画面的高光、暗处的权衡，Sensor A、D各有千秋，其次就是Sensor C，而Sensor B仍需努力。

 五、白平衡与色彩

　　“直出”的意思就是图片没有经过修饰输出，因此图片的白平衡和色彩倾向就决定“直出”的味道了，在此环节大家可以自行感受各Sensor的直出效果。

　　测试场景：组里影棚

（测试场景）

 六、对焦速度

　　最后一个环节，就是测试各Sensor在光线不同时的对焦速度，这里笔者摆放了两个距离不同的玩偶，一个在较近处，一个在较远处，用150W的影视灯控制环境光的亮度。

　　测试场景：组里影棚

（测试场景）

　　笔者首先将影视灯的亮度调整至100%，可以看到各Sensor的对焦速度都相当迅速，基本都是指哪打哪，毫不拖泥带水。

　　那么当光线不佳时，各Sensor的对焦速度将发生什么变化呢？于是笔者将造型灯的亮度降至1%。结果显而易见，各Sensor的对焦速度出现了一定的下降，表现最佳的是Sensor C、D，速度下降不明显。

 七、结语

　　最后就是对应的Sensor型号了，Sensor A是GN1，Sensor B是S5KHMX，Sensor C是IMX766，Sensor D是IMX700。虽然它们的参数各异，但是某些环节的表现，差距也没有想象中的大。

　　从整个测试结果中可以看出，手机Sensor虽然存在参数差距，但不放大200%-300%看，其实并不明显，这些Sensor的综合能力都十分优秀，但是在宽容度的环节上，“底大一级压死人”的物理定律仍是羁绊，同时这些Sensor的HDR、夜景模式出片效果与我们肉眼所见仍有较大的差距。

（iPhone 13 Pro Max主摄搭载定制的IMX703）

　　近几年，我们也可以看到，许多厂商采用了定制Sensor的方案，在Sensor的尺寸无法明显增大的情况下，聚焦优化像素排列和像素设计，增强色彩采集、光线感知能力和对焦速度，还在一定程度上提升了画质或分辨率。结合越来越成熟的算法和图像信息链路的优化后，相信2022年的手机影像将会有精彩十足的表现，感谢大家的阅读。