對成像器件來說，感測器畫素尺寸是最關鍵的設計點之一，畫素越小，光電二極體能“容納”的光生電荷數越小，畫素信噪比越低，也會提高有效成像所需的光照亮度，可以說從這些先天條件來說，小尺寸畫素需要更復雜的設計才能揚長避短。對相機而言，即便2000萬畫素M43的單位畫素邊長也有3。3微米，而索尼A7R4雖然足足有6100萬畫素，但單位畫素反而是更大的3。76微米，因此相機感測器憑藉著明顯更大的面積，遠沒有達到現有類比電路設計的極限。而現有新技術的突破點基本都在採用小底的手機端，內建模數轉換、背照、堆疊等新結構新技術幾乎都是在手機端首發，即便是1/2。3英寸1200萬畫素，單位邊長也只有1。55微米，為了實現更高的總畫素數，現有最小尺寸已經來到了0。8微米，三星甚至已經公佈了0。7微米技術，在結合更大面積感測器的情況下，已實現如1/1。33英寸1。08億畫素三星HMX這種規格的量產。所以，雖然成像質量與感測器尺寸正相關，但迭代週期明顯更短的手機端才是最新技術的集大成者。

不過，針對手機為什麼要這麼高的畫素，或者這麼高畫素對手機小底有沒有意義的話題一直沒斷過，首先第一個問題：高畫素能帶來實質性的高畫質麼？其實相關的簡要數學計算在A7R4的文章裡我就已經做過了，這裡就不再複述，一顆F1。8鏡頭即便在可見光譜段的點擴散函式受制於衍射極限，可見光最長760nm波段的艾裡斑半徑也有1。66微米，0。8微米畫素也剛好踩在奈奎斯特頻率上，所以理論上依然可以發揮出高畫素應有的高解析度優勢。而實用中的鏡頭幾乎都是點擴散函式受制於像差，比如點列圖半徑達到了5微米，系統性能這時候是受制於鏡頭，需要有對應的數字校正演算法。所以，即便是採用相同感測器的手機，搭配不同的鏡頭和演算法也會有明顯不同的效能，不能一概而論。

今天測試的這顆三星GW1為1/1。7英寸41平方微米，總計6400萬畫素，也就上圖中間那顆，畫素單位邊長0。8微米，支援Tetra模式（也就是與索尼Quad-Bayer相同的技術），預設四合一1600萬且支援原生6400萬輸出，測試基於三星A70s。接下來看樣張，首先是ISO 32、1/200秒的白天樣張：

上圖為1600萬100%放大，下圖為6400萬等比縮放：

差別可以說是非常明顯，6400萬輸出的高頻細節遠強於四合一輸出的1600萬畫素，也基本看不到強制銳化，這說明A70s的鏡頭效能和演算法都沒有扯後腿，6400萬畫素的進步是很明顯的，而且繼續放大到6400萬100%也依然不算差：

所以如果是需要拍攝豐富的細節，比如想拿照片做做4K顯示器桌布或列印大幅面照片的話，6400萬全畫素輸出會很有幫助。

第二項測試是HDR，畫素合併最大的優勢就是不用多幀就可以實現HDR效果，只需要四個畫素分別以不同時間曝光再數字閾融合即可，顯然，這意味著如果是全畫素輸出，單幀HDR就不復存在了，在相同曝光引數下，無論是傍晚：

還是夜間的高光暗部細節對比：

都能很明顯的看出合併畫素後的效果更為出色，所以對於GW1這種多合一畫素感測器機型來說，在拍攝有大光比的風光照時可以使用合併畫素模式，與全畫素輸出按實際光線條件混搭使用可以提高照片的實用性。

第三項測試是弱光效能，只要在極限靈敏度閾值以上的光照條件下，輸出信噪比只與輸出解析度有關，再加上手機ISP必然會有相當強的降噪塗抹，也就是用銳度換信噪比，所以此項對比的差距就更小了，不信你們可以自己猜，在均為ISO 2500、1/10秒、F1。8的情況下究竟誰是1600萬100%，誰是6400萬縮放到1600萬：

事實上現有手機感測器還會用上最新的畫素柵格材料以引導更多的光子入射，同時多會配置雙模擬增益電路設計，GW1也不例外，之前在A7R4文章裡我也簡單分析過。若要直觀理解，就相當於在畫素結構裡多設計了一個電晶體，低增益模式下這個電晶體可直接或間接成為額外的電容器，從而提高畫素阱容，提高了強光下的動態範圍；而在高增益模式下它不會接通到浮置電容，弱光環境下光電二極體可更快累積到高電荷值，光電轉換（累積光生電荷/電容）後就有較高的電壓值，進而提升高ISO時的成畫素質，所以即便是6400萬全開，弱光下的效能也是堪用的。

至於夜景模式，A70s採用的是裁切中心1000萬畫素（也就是合併前4000萬）並輔以多幀的方式實現，相對現有iPhone 11、華為Mate30 /P30甚至自家老大哥Note 10+的強力方案來說，效果只能算馬馬虎虎，但這顯然是定位使然。

嚴格從光學角度來考慮，在感測器尺寸越做越大的情況下，最難以解決的問題是鏡頭如何同時兼顧小巧和大像場，現有1/1。7英寸級感測器以上機型RAW模式下都能看到非常明顯的暗角：

而這種暗角就只能以機內強吃動態範圍的方式來補償，換言之就是影象邊緣區域會出現相當明顯的噪聲，下圖為ISO 32拍攝JPEG並100%裁切中心和邊緣部分，它們物距都超100米，都在景深內，所以差別並非由虛化引起：

很明顯，邊緣區域因強制提高亮度而導致信噪比大幅降低。除此之外高畫素密度的相對大底也會引發最短對焦距離的設計難題，變通的方法是用小底的廣角攝像頭來作微距，甚至也有采用專用的微距攝像頭的機型，如果想讓大底主攝上微距，解決這些難題的共同方法就是加大厚度，但這又與手機輕薄化的設計方向背道而馳。

總體來說，至少A70s上的GW1用一個詞來形容就是“能屈能伸”，全畫素輸出時能帶來實打實的解析度提升，而且照片檔案體積（全畫素10~20MB左右）不算巨大，輸出也幾乎沒有延遲，最佳化得還算不錯，而合併1600萬畫素時又有很不錯的單幀HDR效果，能獲取與傳統千萬級手機成像基本相同的素質，並且這些優點在弱光下也依然可以發揮，當然，解析度的差距幾乎只能在輸出到外接大尺寸顯示器上觀看才會明顯，HDR相對就直觀很多。

最後我想說的是，手機成像感測器之所以要往高像素髮展一是工業進化使然，二是長遠目標絕不是“在手機上夠用就行”，而且結合合併畫素不僅沒有捨棄已有的技術優勢，其實反倒更容易發揮這些優勢，但同時又拓展出了高解析度應用的方向。所以，在不影響使用者主觀使用體驗的前提下，高畫素只有好處，沒有壞處。