原标题：像素多等于拍照好？理论+实拍解密像素的真相
在将近一年以前，当小黑拿着刚刚买到的小米10愉快地玩耍时，一亿像素摄像头在手机领域里还是一个非常新鲜的玩意儿，关于高像素和大像素的争论也不断被提及。
短短一年以后的今天，又有一则新消息让小黑震惊了。根据网友的爆料，三星正在研发一组6亿像素的摄像头模组，这一消息又让那个老生常谈的问题再度被小黑想起来，那就是如此高的像素真的有那么好吗？
都在谈像素，那么像素究竟是什么？
关于这个问题，小黑曾在《一亿像素和大底大像素传感器，手机拍照到底挑哪个？》一文中简单地做过阐述。今天，小黑就来详细地回答这个问题：像素到底是什么？
像素作为现在大家都熟知的一个概念，使用范围基本仅限于数码图像中。除了在显示器、数码摄影摄像领域，其他时候，我们几乎都用不上这个词。
▲ 像素一词基本都运用在数码图像领域
在上面提到的那篇文章中，小黑已经对像素的概念做了一个概括：它是构成数码图像的最小单元。更进一步地解释，像素是组成点阵图像（即位图）的最小单位。
因此，即便同样是拍摄设备，胶卷相机的拍摄能力就无法直接用像素多少来形容，即便需要与数码设备进行对比，也需要通过“等效像素”的方式来进行估计。
单个像素要组成一个图像，就需要经过不同排列和染色形式来构成图像，因此当我们放大诸如jpg之类的图像格式时，可以看见构成图像的单个方块。
▲ 右侧小图中的方块就是一个个像素
其实，像素也分为两个类别，一种是屏幕像素，也就是显示屏的像素。屏幕像素并不是虚拟的像素，而是有物理尺寸的像素，毕竟屏幕显像的原理，还是通过一个个光点实现的。
只不过，在不同的显示屏上屏幕像素的大小和形状也不相同，一般来说，手机上的屏幕像素大小就远小于电视的像素大小，而有些广告牌和户外显示屏的像素甚至会是圆形的。
▲ 屏幕上排列的小光点，就是一个个屏幕像素
另一种像素，就是我们今天要详细说的数码像素。
如果说屏幕像素一般专指显示屏的物理显示性能，那么数码像素则基本上都是指生成图片的渠道，如制图软件、相机、摄像机、扫描仪等定义的。
数码像素没有具体的尺寸大小，也无法单独显示，只能通过显示设备显示，不过，不同影像设备捕获的像素在比例上也可能有一些不同，并不一定都是1:1的正方形，也会有1:1.21、1:1.09等等，这一比例一般被称作“像素纵横比”。
▲ 数码像素不一定是1:1的比例
由于绝大多数的图片都需要展示光影、色彩的浓淡变化，因此，能够展示不同色彩的小方块越多，显示出的图片就会更细腻，光影和色彩的过渡也会更加自然，同样也就能放到更大。
这也就引出了第二个概念：分辨率。
其实，在不同情况下我们所说的分辨率也是不同的概念，例如在提到数码图像时所说的分辨率在英语中是Resolution，在提到数码打印或显示器时所说的分辨率其实是ppi（pixels per inch，每英寸像素数）等，小黑在这里主要说明的，还是我们在拍摄照片、视频时会遇到的分辨率，即Resolution。
其实，数码像素与数码图像分辨率的换算其实很简单，将数码图像分辨率简单相乘，就可以得到一张图片的数码像素数了。
以小米10为例，在进入一亿像素拍照模式之后所拍摄的照片，分辨率会达到9024×12032px，像素数大约是1亿零857万个，因此我们可以在小米10的摄像头上看到108MP的字样。
至于小米10的一亿像素究竟有没有用，在开头提到的那篇文章中也有实际样张对比，下面的对比图片也可以看出它们的区别。
在上面的图片中，左边是主摄像头为5000万像素的某型号手机所拍的照片，右边是小米手机108M模式所拍摄的照片，差别还是很明显的。
所以，像素数量的高低，确实是影响图片质量的重要因素之一。
像素越高，拍摄的照片真的更好吗？
既然像素的高低能够影响图片质量，那么为何高端专业相机现在大多也只有4000万~6000万像素呢（以索尼α7R3和α7R4为例）？
关于这一点，小黑也曾在《一亿像素和大底大像素传感器，手机拍照到底挑哪个？》一文中做过简单的说明。在那篇文章中，小黑给出的一个重要原因就是传说中的“底大一级压死人”。
上图中列出了一部分常见图像传感器的尺寸，其中放在最上面的，就是常见高端相机中使用的全画幅传感器，最下面的，则是目前手机中经常使用的传感器。可以看出，相机传感器与手机传感器在尺寸上有天壤之别。
我们都知道，人眼能够看到物体，是因为物体反射了光线映入人眼的结果，而图像传感器的成像也运用了这一原理。
当我们使用相机拍摄物体时，物体反射的光线会通过镜头透射到图像传感器上，图像传感器再将其收集，并通过一系列复杂的步骤将这些光线转换成数字信号，最后经过色彩校正等调整，再存储为图像的。
因此，传感器的尺寸，才是影响照片质量的重中之重。原因很简单，图像传感器的尺寸越大，单个像素能够感应光线的面积也就越大，也就可以记录下更多的信息，不论是成像质量还是宽容度、暗光表现也会更好。
这也是苹果为什么至今还在用“老掉牙”的1200万像素摄像头系统的原因之一。
除了图像传感器的尺寸之外，决定成片质量的另一个重点，就是镜头。
对相机有所了解的朋友应该都听说过，在二手市场上，相机的机身会大幅贬值，而镜头的贬值速度则要慢得多，这也就说明了好的镜头在摄影领域的重要性。
▲ 摄影论坛上有不少这样的讨论
为什么说镜头也是决定照片质量的重要因素呢？我们可以分成两个方面讨论。
首先，相机一般都搭载了更大的图像传感器，因此对光线的需求量更大，因此相机“更大”的镜头就让大尺寸图像传感器得以获得充足的光线。
其次，就是变焦能力。习惯用手机拍摄的小伙伴们应该会有这样的感觉：在手机上拍摄的照片，只要不是默认焦段的，成像质量都会变差。这是因为目前手机上使用的都是定焦镜头，变焦功能的实现也都是依靠着“数码变焦”，也就是说通过裁切图片来实现的。
而相机的镜头则是通过改变镜头到成像平面的距离，来实现的变焦，其原理与我们日常使用的望远镜一样，因此即使改变焦距，成像效果也不会发生改变，这一点小黑在之前的文章《从变焦镜头到“超级变焦镜头”，华为P40创造了什么黑科技？》中详细谈过。
当然，还有一点也是如今的手机厂商很少会提及的，那就是镜头素质。一般而言，镜头厂商在推出一款新的镜头时，都会配上一幅MTF曲线图，这张图所表现的，就是镜头素质。
一般而言，MTF中的曲线越接近1，曲线的数值衰减越小，说明一款镜头的素质越好。
而对于这一指标，手机厂商一般是不会提及的，一个原因是手机镜头的素质原因，甚至根据DXOMark的评分，连索尼的某款上万元的全画幅镜头都只能做到36P-Mpix（即3600万感知分辨率），指望手机上小小的摄像头能够喂饱现在动辄四五千万像素的手机图像传感器并不现实。
而另一个原因，则是相机摄影与手机摄影走的不是同一条路：前者的图像输出主要是依靠图像传感器、镜头等部件，而后者的图像输出主要依靠的除了图像传感器之外，就是CPU以及在CPU上运行的算法。
这其实就是为何在最新款全画幅相机也只有6000万像素时，手机摄像头敢于做到一亿像素而不拉胯，AI在其中扮演着重要的角色。
手机像素高到底差多少，实拍照片揭分晓！
为了全面揭示目前像素高低与画质的关系，小黑决定来一次外拍之旅，利用手上的数台手机和一台相机，做一次全方位的拍照对比。
参与对比的手机分别是小米10、索尼Xperia 5和iPhone 11，除了小米10的主摄像头是一亿像素之外，另外两款手机的主摄像头都是1200万像素。作为对比的相机则是索尼α7R3，有效分辨率为4240万像素。
这次测试中的核心是小米10，不论是三台手机的对比，还是它与相机的对比，都只是为了测试像素高低究竟对画质有多少影响。
▲ 小黑拍摄的画面以及要放大的区域
首先，小黑来到了环球港室内，在一处卡通展示区面前用四部设备拍摄了同一个画面。
小黑将画面放大，单独截取左起第二个卡通立牌的头像，并只做了一张对比图片。在这张对比图片中，我们可以发现小米10的一亿像素似乎更加清晰一点，连人物脸上的毛发都显示的清清楚楚，而Xperia 5在放大之后的效果明显最差。
那么，小米10的一亿像素是不是真的有那么强呢？小黑再次将图片放大，截取了脸部的部分区域并做了对比。
上面的对比应该可以看出很明显的差别，哪怕是一亿像素的小米10，人物立牌的边缘变得模糊，而4240万像素的索尼α7R3物体边缘依然比较清晰（当然也已经有模糊的趋势了）。
至于iPhone 11，在放大到这种程度之后，就不存在什么画质可言了。
之后，小黑来到室外，同样用这四台设备拍摄了一张室外的画面。
上面这四张照片对比出三台手机不同的算法偏好，至于孰优孰劣这是见仁见智的事情。而α7R3拍摄的照片则反映了这款相机除光圈外所有设置都为自动时的成像偏好。这四张照片都完全没有经过后期。
小黑这次将放大的“魔爪”伸向了远处高楼的文字上。当然，由于iPhone 10和Xperia 5的1200万像素在这种程度的放大操作后画面实在惨不忍睹，小黑就只对小米10和α7R3进行对比了。
从上面的对比中可以看出，两台设备的直出照片都可以清晰地显示出远处大楼上的文字，不过我们还是可以感觉到小米10样张中的涂抹感，而α7R3的样张甚至还可以玩“数砖块”的游戏。
如果要问小黑：手机拍照，高像素到底有没有用？小黑的答案是，有用，而且用处还不少。高像素带来的好处是更大的裁切潜力和细节放大能力。但另一方面，通过人物立牌的放大对比，我们也应该注意到，即便是1200万像素的iPhone 11所拍摄的样张，在经过大幅放大之后，依然保持着不错的解析度，甚至连饱受诟病的Xperia 5的放大对比，也没有到完全不能看的程度。更何况正常人有谁真的会将图片放这么大之后发朋友圈呢？
因此，更高的像素并不一定会带来拍摄能力上的爆炸性提升，相反对手机摄影来说，更优秀的算法才是王道，不信？看一下同为1200万像素的iPhone 11和Xperia 5的样张放大对比吧，他们使用的甚至都是索尼的图像传感器哦。
即便现在我们知道，像素高低与拍摄质量没有直接的关系，但手机厂商们依然会围绕着这一点大做文章，毕竟就像小黑开头所说，像素的高低是手机营销最简单有效的一种手段。
不过，小黑写这篇文章的目的，只是为了让大家能够客观地看待不断攀高的手机摄像头的像素，在挑选手机时不再只以像素高低衡量拍摄效果。
