雖然最近這段時間，基于驍龍8+、天璣9000+等“半代升級平臺”的旗艦機(jī)型才剛剛開始發(fā)布，但對于許多爆料人士和發(fā)燒友來說，他們顯然已將目光瞄準(zhǔn)了明年的旗艦產(chǎn)品。

比如說，就在日前有消息源曝光了據(jù)稱是來自三星的一個新商標(biāo)“Hexa2 pixel”，并且結(jié)合此前的爆料信息聲稱，其很可能就是為下代旗艦Galaxy S23Ultra準(zhǔn)備、高達(dá)2億像素的專屬CMOS，所具備的關(guān)鍵技術(shù)特性。

(資料圖片)

可能有的朋友已經(jīng)猜到，“Hexa2 pixel”大概率會是一種基于“多像素合一”的CMOS工作模式、或者說手機(jī)影像技術(shù)。既然如此，今天我們?nèi)咨罹蛠砹牧?，關(guān)于手機(jī)上的“多像素合一”技術(shù)那些不太為人所知的早期階段，以及其背后的技術(shù)和商業(yè)邏輯。

追求大像素的原初理念，其實很早就已有了

如今說到手機(jī)CMOS上的“多像素合一”技術(shù)，很多朋友可能首先想到的會是自2018年底出現(xiàn)，以三星GM1與索尼IMX586為代表的早期1/2英寸、4800萬像素“普及型大底”CMOS方案。

的確，回顧當(dāng)時的相關(guān)新品發(fā)布會不難發(fā)現(xiàn)，配備這些4800萬像素CMOS的jixing ，它們在絕大多數(shù)情況下都會默認(rèn)以“四像素合一”的方式工作，也就是說實際只輸出1200萬像素的照片。

正因如此，這些CMOS名義上的“高像素”與實際使用中的“低像素”表現(xiàn)，給用戶留下了深刻的印象，從此也令“多像素合一”技術(shù)被廣為知曉。

當(dāng)然，并不能說4800萬像素的機(jī)型日常只能拍1200萬像素照片，就是一種“欺詐”。畢竟，一方面這些機(jī)型還是會提供獨立的“高像素模式”；另一方面，通過“多像素合成”技術(shù)也確實有效彌補(bǔ)了CMOS尺寸不夠大、像素又太高所帶來的單像素尺寸不夠、感光性能差的硬件缺憾，從而很大程度上增強(qiáng)了弱光環(huán)境成像效果。

順著這條思路去追溯就會發(fā)現(xiàn)，“犧牲傳感器像素數(shù)量，換取更大單像素面積”的做法，在手機(jī)行業(yè)其實很早就已出現(xiàn)。沒錯，至少可以追溯到2013年的HTC One。

2013年2月，HTC方面正式發(fā)布了旗艦機(jī)型One M7。在這款產(chǎn)品上HTC也首次嘗試了一種極為大膽的設(shè)計，那就是僅有400萬像素的“Ultra Pixel”后置主攝。

要知道即便是在2013年，主流機(jī)型的主攝像素也早已來到了1300萬級別，只有那些入門級產(chǎn)品還在使用著800萬像素的方案。因此HTC選擇給旗艦機(jī)配備400萬像素后攝，理所當(dāng)然地引起了不小的爭議。

但站在如今的角度來看，初代“Ultra Pixel”相機(jī)的理念顯然是極為超前的。因為它的CMOS尺寸實際上與其他同類機(jī)型的1300萬像素后攝CMOS是一樣大（1/3英寸），同時通過主動“舍棄”像素數(shù)量，HTC換來了高達(dá)2μm的單像素尺寸，從而為這顆400萬像素的相機(jī)帶來了超強(qiáng)的感光和夜拍性能。

而從某種程度上來說，HTC這款400萬像素的“Ultra Pixel”相機(jī)，其實也正是如今智能手機(jī)行業(yè)“以像素?fù)Q感光”的“多像素合一”技術(shù)的鼻祖。

2014年，最初的“多像素合一”技術(shù)出現(xiàn)在手機(jī)上

很顯然HTC的想法雖然很好，但問題在于，對于當(dāng)時已深陷“唯像素論”的消費者來說，顯然不是每個人都能理解這份苦心。因此HTC初代Ultra Pixel技術(shù)以及其搭載機(jī)型，也就此陷入了口碑相當(dāng)兩極分化、且市場表現(xiàn)并不算驚艷的尷尬境地。

或許正是因為看到了“友商”的失誤，2014年當(dāng)華碩聯(lián)合Intel推出首款Zenfone系列機(jī)型時，選擇了“部分借鑒”HTC的產(chǎn)品思路。但他們自己可能都沒有想到的是，這一舉動也深遠(yuǎn)地影響到了后來的整個手機(jī)行業(yè)。

華碩做了什么呢？簡單來說，在他們當(dāng)時的“Pixel Master”相機(jī)應(yīng)用中，手機(jī)大多數(shù)情況下都會以CMOS的“全像素”進(jìn)行輸出，比如800萬像素相機(jī)拍出來就是800萬像素的照片，1300萬像素相機(jī)拍出來也確實是1300萬像素。一旦用戶開啟“夜景模式”，那么華碩的“感光組件合并技術(shù)”就會將四個像素合并為一個進(jìn)行感光，從而讓手機(jī)拍出僅有200萬/300萬像素，但是亮度卻大為提升的“超級夜景”照片。

盡管由于年代太過久遠(yuǎn)，如今我們已無法考據(jù)，華碩這個“感光組件合并技術(shù)”到底是CMOS本身就支持“四像素合一”，還是工程師做了一些創(chuàng)新，在軟件上實現(xiàn)了這個功能。但能夠確定的是，它的確開創(chuàng)了智能手機(jī)真正“多像素合一”的用例，實現(xiàn)了名義上的“高像素”和特定場景下“大像素”之間的切換功能。

從4到9、再到16與12，高像素CMOS的進(jìn)化邏輯

需要說明的是，雖然華碩的“感光組件合并技術(shù)”從原理、使用場景上，已經(jīng)與如今的CMOS“多像素合一”無比近似了。但實際上，當(dāng)2018年那些4800萬像素機(jī)型面世時，它們之所以要即使在白天也會默認(rèn)開啟“4像素合1”模式，還有一個說不出口的尷尬原因。

很簡單，因為當(dāng)時的ISP算力其實根本就不足以處理4800萬像素的照片，或者說得更準(zhǔn)確一點，是不足以處理4800萬像素的多幀降噪、AI場景判斷等增強(qiáng)算法。因此導(dǎo)致早期的大量“4800萬像素”機(jī)型，反而只有工作在“1200萬像素”模式時，拍出來的畫質(zhì)才會更好，而一旦開啟“高像素”后就會退步。

當(dāng)然，這一問題在早期的6400萬像素、乃至1.08億像素機(jī)型也同樣存在。所以大家不難發(fā)現(xiàn)，無論GW1、GW2，還是HMX，這些高像素大底CMOS實際上都默認(rèn)工作在“4合1模式”下。特別是到了后來的HM2上，由于其像素很高（1.08億）、底又不夠大（1/1.52英寸），再加上默認(rèn)面向的是性能不那么強(qiáng)的中端機(jī)型，所以更是直接采用了像素“9合1”的設(shè)計，從而達(dá)到增強(qiáng)拍攝畫質(zhì)、同時降低SoC計算量的目的。

令人欣慰的是，隨著時間的推移，SoC的算力提升總算追上了CMOS“像素膨脹”的進(jìn)度。也就是從這個時候開始，大底高像素CMOS的“像素合成”功能，也開始有了一些更為積極的變化。

比如從2020年到2021年，就接連迎來了包括IMX689、IMX766、S5KGN1、S5KGN2、S5KGN5在內(nèi)的，一大批專為頂級旗艦產(chǎn)品設(shè)計的新款大底高像素CMOS方案。雖然它們在具體的透鏡結(jié)構(gòu)、像素分割方式上，相互之間還是有那么一點點區(qū)別，但這一批CMOS的共同特征，就是它們都在“4像素合1”的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上大幅增強(qiáng)了對焦與追焦性能。

又比如說，在前段時間三星方面剛剛公布了旗下首款2億像素CMOS方案HP1。它雖然有著1/1.22的大底，但由于像素數(shù)量太高，所以單像素尺寸確實不大（0.64μm）。好在，三星為其設(shè)計了新的“16像素合1”結(jié)構(gòu)，可以讓CMOS最多將16個像素合并為等效2.56μm的大像素進(jìn)行感光，此時其感光性能就不輸給那些頂級型號了。

與此同時，在“4合1”模式下，這款CMOS還具備“雙超級PD”對焦結(jié)構(gòu)，能夠以兩倍于普通相位對焦的速度檢測物體運動，從而兼得高畫質(zhì)與不錯的對焦性能。

最后，我們再來聊聊前文中所提及的“Hexa2 pixel”。其實僅從名稱上，這個商標(biāo)里就有兩個值得關(guān)注的信息點，其中一是“Hexa”、也就是“6”，另外一個則是平方符號。

這是什么概念呢？其實從表面上來看有兩種可能性。一種是“6像素合1”，然后每兩個“像素組”之間再進(jìn)行雙核相位對焦；另一種則是“6像素合1”，然后每6個像素組再合1。

然而考慮到目前已經(jīng)基本確認(rèn)，三星這款新旗艦CMOS會采用2億像素的規(guī)格，因此“36像素合1”的可能性基本可以被排除（主要是因為合完后只剩下500多萬像素，這顯然不太現(xiàn)實）。

相比之下，“6像素合1”后再進(jìn)行全像素組的雙核相位對焦設(shè)計，似乎可能性就要更高一些。畢竟，此前三星手機(jī)用的億級像素CMOS，還沒有一款能夠支持雙核對焦，如果新機(jī)能夠在搭載2億像素CMOS的同時、大幅強(qiáng)化主攝在日常場景下（也就是像素多合一之后）的對焦、追焦性能，確實也夠格稱得上是極大的體驗進(jìn)步了。

關(guān)鍵詞： 智能手機(jī) 不難發(fā)現(xiàn)