2020年度手機攝影新標杆，三星Galaxy S20系列影像規格解析
北京時間2月27日晚7點30分，三星正式在中國市場釋出了Galaxy S20系列。此次，三星Galaxy S20開啟了全新的命名序列既應景一個新十年的開端，同時也能反映出這次升級的非凡之處。以很多人2年換機的頻率來看，2020年的手機行業相較2018年顯然有天翻地覆的變化，比如5G，比如高重新整理率屏，以及2018年任誰也很難想象的一億畫素手機攝像頭和潛望式鏡頭，而今天我想聊的重點就是Galaxy S20系列的影像規格。
先看看基本配置，8K影片是升級重點……
簡單來說，S20和S20+的攝像頭規格除後者有ToF之外，其餘完全一致，屬於相對平穩的升級，三款機型都採用了相同的12mm超廣角攝像頭。二他們共同的最大看點是首發了8K 30p影片拍攝，這意味著一個3300萬畫素8bit序列以30張/秒無限輸出（事實上SoC最高可以支援到10bit影片），擷取的每一幀都可以看作為一張3300萬畫素靜態照片。當然這也有SoC效能進步的功勞，這也會是2020年度旗艦安卓機型的標配功能。
但要注意，S20和S20+的8K 30p是由副攝像頭（看規格可能是GW1）來完成，所以它倆的副攝可以理解傾向於影片。而S20 Ultra的8K 30p則是由1。08億主攝實現，動態靜態兼具，而以1。08億取3300萬做影片功能的最大好處就是即便採用畫素合併或抽行，也依然會有相當部分的冗餘區域來做電子防抖，所以該機的影片防抖效果也相當值得期待。總體來看， Galaxy S20系列影像方面的重磅還得要看定位旗艦的S20 Ultra，主攝和長焦副攝都基於三星現有最強的技術打造，接下來就逐一分析吧。
打破歷史的1/1。33英寸1。08億畫素9合1主攝
三星的這顆1。08億畫素ISOCELL Bright HMX在三星官網上稱為新一代感測器，此前的“外賣版”為Tetracell 4合1技術，輸出為2700萬畫素，而在2月5日三星註冊了一個全新的商標“Nonacell”，其中拉丁語Nona就是9的意思，這次Galaxy S20 Ultra使用的正是9合1合併模式，1。08億合併為1200萬。
不過在色彩濾鏡上三星並沒有激進地採用RYYB或在自家車載成像系統上已有使用的RGBW，而是延續了拜耳陣列設計，解馬賽克的演算法設計難度會稍微低一些。9合1的優點在於讓畫素寬度來到了2。4微米，並結合目前手機領域最大的1/1。33英寸感測器，提高弱光環境下的光子收集能力，而在光線充裕的條件下則完整輸出1。08億畫素，以實現解析力的最大化，這一點在我此前GW1的實測分析裡就已證明可以實現。
但在具體設計上有幾個比較嚴峻的挑戰，首先大家聽到1。08億第一反應可能就是這麼多畫素會不會形成串擾？實際上有微電子基礎的讀者朋友應該知道，串擾與具體工藝相關，三星的0。8微米工藝已經非常成熟，其實問題並不會太大，具體來說，影象感測器中的串擾主要源自色彩濾鏡（阻色劑不能完全濾除非相應色光）、微透鏡（入射角偏移）和光生電子橫向擴散，考慮到0。8微米的半導體表面曝光顯影及烘烤技術已經很成熟，前兩者都不會成為瓶頸，重點還是在最後的電學串擾上。
對於半導體材料而言，波長越短吸收深度越淺，以矽介質為例，入射光強度吸收至一半時，450nm藍光的入射深度僅0。32微米，530nm綠色光則是0。79微米，700nm紅色光達到了3微米，而ISOCELL Bright HMX基於背照式工藝，這意味著短波長光激發區域接近表面，其光生電子比較難被深埋耗盡區強電場掃入，且有一定機率自由橫向擴散到臨近畫素被收集，從而形成畫素間的短波電學串擾。
但邏輯上不難想到，只要做好畫素間的物理隔絕（溝槽隔離）就自然能解決這個問題，所以ISOCELL Bright HMX採用了最新的ISOCELL Plus技術，官方的這張圖可以說一目瞭然的闡述瞭如何解決串擾這個問題，簡單來說就是使用絕緣材料進行了完全阻隔：
至此，串擾之憂已可消除。其次是暗角，目前來看手機端上大底感測器不是問題，鏡頭像場覆蓋才是問題，凸起的攝像頭模組是不可避免的設計，但也必然需要結合強吃動態範圍和針對軸外主光線偏角的微透鏡平移設計才能緩解，到時候看看RAW檔案再來具體分析吧。
還有大家可能會關心的處理速度，畢竟此前的1。08億畫素機型就因為處理時間較長而被大家吐槽，但驍龍865和獵戶座990顯然是做好了準備的，而且從ISP的支援資訊來看，它最高已可支援到2億畫素靜態照片，這意味著手機端的“畫素大戰”其實才剛剛開始，未來走勢令人期待……
終於迎來潛望式長焦，這次還有高畫素高倍率加持
藉由潛望式設計來升級長焦鏡頭，Galaxy S20 Ultra終於迎來了望遠端的爆發，從規格來看，S20 Ultra這個等效100mm，也就是相對主攝的4倍光學接力變焦最大的優勢依然是高畫素：基於1。08億畫素的主攝在4倍數碼變焦的情況下，有效畫素依然有625萬，接力計算時的演算法壓力相對較小。
而且S20 Ultra的長焦攝像頭應該採用了自家GM2感測器，4800萬畫素輸出意味著在數碼變焦的過程中它能提供更高的基礎解析度用於多幀插值——為方便計算，以40倍數碼變焦為例，也就是等效25mm x 40=1000mm時，S20 Ultra的長焦攝像頭有效畫素依然有48萬，而等效125mm 800萬畫素的機型就只剩12。5萬，在多幀補償技術接近的情況下，前者無疑更具優勢，所以S20 Ultra的長焦數碼變焦倍率可以任性地來到100倍超解析度變焦。
今年的手機影像力發展方向基本可借S20系列“管中窺豹”
這次Galaxy S20系列尤其是S20 Ultra，基本可以視作三星在數字成像領域的一次“秀肌肉”，首發了一億級畫素機型的“完全體”，完善了潛望式長焦的組合設計，讓我很期待DxOMark會給這款旗艦打多少分，重奪桂冠應該沒有問題，畢竟往年的三星旗艦釋出後幾乎都能成為當時的第一，比如S9+、S10+ 5G、Note 10+等等，所以S20 Ultra應該會成為今年國產安卓機型的主要追趕目標，稱之為2020年度標杆並不為過。
考慮到三星即便單看攝像頭這一塊也能實現全套方案高度自研，整個行業還沒有第二個品牌能夠做到這個水準。在影象感測器行業，與索尼在手持移動裝置端的競爭也進入白熱化階段，與產能告急的索尼形成鮮明對比，三星有望在今年實現超車，總體來說Galaxy S20系列將會是推動新十年手機攝影進化的第一股力量，看來今年可有不少精彩可期待啦！
