UltraPixel

定义

UltraPixel是宏达电用于命名其智能手机摄像头方案的技术品牌，词由表示「超级」的 Ultra 与表示「像素」的 Pixel 组合而成，中文报道中常译作「超级像素」或「超像素」^[1]。它指代的是一套以「大像素、低像素数」为特征的传感器与镜头组合，而非某一种单独的元件^[2]。

在HTC的用法里，该名称涵盖感光元件、独立影像处理芯片、镜头光圈与光学防抖等多个部分，其中感光元件是核心^[3]。因此严格说来，UltraPixel是一项针对弱光拍摄的整机影像设计思路的商品名，其参数含义随代次变化。

原理

数码相机感光元件由大量感光单元排列而成，每个单元把接收到的光子转换为电信号。在感光元件总面积不变时，像素数量越多，单个像素占据的面积越小，可收集的光线越少；反之减少像素数量，就能放大单个像素的受光面积^[4]。UltraPixel沿用的是后一条路径，HTC在介绍中把这种做法描述为以牺牲长宽方向的像素数量换取单像素进光能力^[4]。

以首款机型为例，其感光元件为1/3英寸背照式CMOS，单像素边长2.0微米，单像素面积约4平方微米；同期常见1300万像素手机的单像素多为1.1微米左右，面积约1.25平方微米，两者相差3倍以上^[5]。HTC据此宣称单位像素可多收集约300%的光线，而同一块传感器若用于1300万像素规格则无法达到这一数值^[6]。由于像素总数偏少，其最大输出约为2688×1520，即400万像素级别^[3]。

除传感器外，首代方案还包含f/2.0光圈、28毫米等效焦距镜头、独立影像处理芯片以及两轴光学防抖。光学防抖通过陀螺仪检测俯仰与偏航方向的抖动，并以每秒约2000次的频率反向补偿，从而降低手持拍摄的模糊^[7]。这些配置与大像素共同作用，构成HTC所强调的弱光拍摄能力^[3]。

就信息量而言，单个像素记录的光子数增加可以提高信噪比，在欠曝区域获得更干净的画面；但整幅图像的总像素数下降，可解析的细节上限也随之降低^[5]。这一取舍是理解UltraPixel后续争议的关键。

发展历程

2013年2月19日，HTC在纽约与伦敦同时发布旗舰手机HTC One，UltraPixel作为其相机方案首次亮相，主摄约400万像素、单像素2.0微米，配备f/2.0光圈与光学防抖^[8]。这一规格与当时友商普遍采用800万至1300万像素的方向相反，因而在发布之初就引起讨论^[2]。

2014年，HTC One(M8)延续了同一思路，仍使用1/3英寸、约400万像素、2.0微米像素的传感器，并在主摄上方增加一枚景深摄像头，用于记录景深信息以支持先拍照后对焦一类的效果^[9]。同年面向中国、印度等市场推出的HTC One(M8 Eye)则放弃UltraPixel，改用1300万像素常规传感器^[10]。

2015年，HTC在旗舰One M9上不再使用UltraPixel主摄，改配2000万像素常规传感器，被外界视为对像素数量批评的回应^[11]。2016年4月，HTC 10发布，UltraPixel以第二代名义回归：1200万像素、单像素1.55微米、f/1.8光圈，并支持激光对焦与RAW格式输出^[12]。评测机构DxOMark给出88分的总分，与同期三星Galaxy S7 Edge并列^[12]。

此后HTC手机业务规模收缩，UltraPixel主要作为既有产品线的相机名称沿用，未再形成独立的技术话题^[13]。

应用

UltraPixel的应用集中于HTC自家手机的后置主摄。首代与第二代机型（HTC One、HTC One M8）把该方案用于主摄像头，强调夜间与室内等低照度场景下的成片率，同时以较快的快门速度减少运动模糊^[3]。

HTC 10起，该名称同时用于前后两端：后置为1200万像素UltraPixel 2，前置为带光学防抖的自拍相机，HTC称其为前后摄像头均具备光学防抖的机型。低像素数还带来了连拍与文件体积方面的影响，单张照片文件较小，便于在手机上存储与分享^[4]。

从使用角度看，约400万像素足以满足在手机屏幕和高清电视上全屏查看，也可打印至接近A4尺寸的照片，但用于大幅裁切或放大的余地很小^[4]。

局限

最直接的局限来自分辨率。首代产品约400万像素，感光元件本身不足以记录4K视频所需的约830万像素画面，因此该机型最高只能录制1080p视频^[9]。像素数量偏少也意味着裁剪、数码变焦与后期放大的空间明显小于同期高像素机型。

HTC宣称的300%进光量提升有明确的比较基准，即单像素约1.1微米的1300万像素手机传感器；若与单像素1.4微米左右的800万像素传感器相比，差距会缩小到约2倍^[2]。也就是说，该数字并非对所有竞品的普遍优势，而这一基准差异在传播中常被忽略^[5]。

大像素带来的是信噪比改善，并不能扩大感光元件的总受光面积。有分析认为，UltraPixel实质上只是把像素做大、提高信噪比，在欠曝区域有所改善，算不上原理层面的创新^[5]。实际评测也显示，首代与第二代机型在低照度下进光充足，但常出现画面过曝偏亮、白平衡偏黄，在普通光照条件下的表现并不突出。

第二代方案在参数上出现了妥协：像素数从400万提高到1200万，单像素尺寸则由2.0微米缩小到1.55微米，与同期的Nexus 6P传感器规格相近，技术路线与主流高像素方案趋于一致。因此「UltraPixel」之名与「大像素」之间的对应关系，在后续代次中已不再严格成立^[11]。

在市场竞争层面，4年左右的坚持并未换来销量上的优势，HTC在2015年一度回到高像素路线，随后又以缩小像素尺寸的方式重启该品牌，UltraPixel由此逐渐退出技术竞争的焦点^[13]。

参见

• 像素 —— 感光元件上的基本感光单元，其面积是理解UltraPixel取舍的核心参数。

• CMOS —— UltraPixel所用背照式CMOS传感器的器件类型。

• 光学防抖 —— 首代UltraPixel方案的重要组成，用于抑制手持抖动造成的模糊。

• 光圈 —— f/2.0与f/1.8等光圈值决定镜头进光量，与该技术的弱光策略配套。

• HTC One —— 首款搭载UltraPixel技术的手机。

• 宏达电 —— UltraPixel技术的提出者与主要使用方。