武陵观察网 问答 ccd传感器与cmos传感器区别(cmos传感器如何选择)

ccd传感器与cmos传感器区别(cmos传感器如何选择)

影响手机拍照效果的“三驾马车”包括图像传感器、光学镜头和图像处理器,以及多摄像头组合和后期成像算法的优化。如果要挑出影响手机拍照最核心的元素,CMOS图像传感器无疑是最底层的基础。在这篇文章中,

我们先来看看那些和CMOS传感器有关的东西。

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手机传感器的几种力量

智能手机的CMOS传感器主要来自索尼(IMX)、OV和ISOCELL。其中,三星ISOCELL系列传感器近两年发展迅速,其高端机型的质量丝毫不逊于同期的索尼IMX。

这从Galaxy S旗舰采用了两批传感器ISOCELL+IMX混合的策略,成像效果不变就可以看出来。此外,三星ISOCELL对其他手机厂商也早就开放了。

比如vivo X20搭载ISOCELL Fast 2L9,主打卖点是21200万像素(2400万感光单元)。

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OV传感器自从被苹果和HTC“抛弃”后,逐渐淡出主流市场,甚至不会被厂商作为卖点来推广。索尼IMX系列目前口碑最好,份额最高。因此,

很多用户提到手机CMOS首先会想到索尼IMX系列,而我们在文中主要讨论的传感器主要是索尼IMX。

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不要以数字论英雄。

手机专用的移动处理器型号很多,很多用户表示不了解。比如还有很多童鞋不清楚联发科MT6753、MT6750、Helio P20、P23、P25、P60等芯片的规格和强度关系。然而

如果从数字大小上仔细梳理这些处理器,至少有迹可循,就像P60肯定比P23好。然而,索尼IMX传感器完全不遵循数字大小理论的英雄轨迹,如果你迷信数字,你就输了。

举个最简单的例子,索尼MIX传感器有IMX100,MIX200,IMX300,IMX400。理论上,后缀数较大的家族应该利用规范,对吗?不幸的是,

由于索尼采取了可以和手机厂商联合定制MIX传感器的运营策略,这就混淆了数码尺寸和规格强弱的既定关系。

可定制的CMOS传感器

对于索尼来说,MIX传感器是一个很普通的业务,卖的是钱。对于手机厂商来说,高端传感器不经济(成本高),低端传感器不强大,中端传感器大家都用。怎样才能加大宣传噱头,拉大与竞品的成像差距?

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没错,直接去索尼定制专用传感器就行了。

第一个这么做的厂商是苹果。从iPhone 4s开始,苹果就一直在Gensonnie为其定制感光元件,比如iPhone 4S时期的IMX145,iPhone 6S时期的IMX315。

他们都希望Bisogni在同一时间以相同的价格供应其他品牌的“大众版”IMX传感器,这样更好,所以苹果总能在拍照质量上击败很多安卓品牌。

随后,安卓手机厂商也逐渐向苹果学习,联手索尼定制专属或首款IMX传感器。例如,华为在2016年4月发布P9时,高调宣布与索尼联合定制了一款名为“IMX286”的传感器。

专注于独特的RGB/单色(彩色黑白)架构。随后,IMX286也被应用到了华为自己的Mate9和荣耀V8产品上。

魅族在发布MX6时曾主打首发IMX386传感器,取得了非常好的宣传效果。随后,IMX386传感器作为“标准件”,又被索尼开放给了其他手机品牌,

比如小米6、小米Max2等手机也都以IMX386作为主摄的传感器。

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OPPO也是非常喜欢与索尼携手的手机品牌,在发布R9s时就独享名为“IMX398”的传感器,主打刚刚开始流行的双核对焦技术。

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到了最新的R15发布时,再次与索尼携手定制并独享“IMX519”,主打更大的传感器尺寸和单位像素面积,使得夜拍进光量更大,噪点更少。

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需要注意的,所谓“定制”也并非从零开始设计,而是在公版IMX传感器的基础上加以微调和优化。比如IMX386和IMX286就是同门师兄弟,二者规格几乎完全一致,

只是前者并不是RGB/Monochrome架构。同理,IMX362和IMX260、IMX380和IMX378、IMX498和IMX398、IMX519和IMX240也都有着“剪不清理还乱”的血缘关系。

可以说,就是各种定制传感器的“横空出世”,再加上索尼IMX本来就不以数字大小论英雄,最终才导致IMX传感器规格的混乱,哪怕是专业人士也难以通过具体型号辨别强弱关系。

如何判断IMX传感器的性能

CFan曾经不止一次强调,CMOS传感器能否记录更真实美好的画面,与像素值的大小关系不大。而决定CMOS传感器性能指标的,主要还是在于“传感器尺寸”以及“单位像素面积”这两个参数,

同时其所支持的“对焦技术”可以作为附赠的Buff效果。

表1是小编收集整理的索尼IMX传感器参数对比表,基本涵盖了目前所有常见的手机镜头,下文相关的讨论都是建立在这个表格的数据之上。

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传感器尺寸越大越好

手机之所以难以和单反相机比拼拍照画质,就是受限于纤薄的身材无法容纳太大尺寸的感光元件。然而,在CMOS传感器领域一直存在“底大一层压死人”的说法,而这里的“底”指的就是传感器尺寸这个参数,

传感器尺寸越大意味着相机在拍摄时能接收到的光线也就越多。

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传感器面积的单位为1/x,由于分子都是1,所以分母“X”对应的数字越大,代表传感器面积越小。比如1/2.3英寸传感器尺寸的就要大于1/2.6英寸,选择后者往往可以取得更好的拍照底蕴。

华为P20 Pro之所以夜拍非常出色,就是因为它武装了IMX600,而这个传感器的传感器尺寸达到了破天荒的1/1.73英寸,远远大于手机CMOS领域主流的1/2.x英寸。

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理性看待单位像素面积

单位像素面积与传感器尺寸和像素值这两个单位息息相关,在传感器尺寸一定时,像素值越高,单位像素面积越小。比如IMX362(1200万像素)和IMX318(2250万像素)的传感器尺寸都是1/2.6英寸,

但IMX362和IMX318对应的单位像素面积却分别1.4微米和1.0微米。

单位像素面积是一个“相对矛盾”的参数。单位像素面积越大,可以在相同时间内捕捉到更多的光,在暗光下拍照可以显著降低画面噪点。而单位像素过大,在白天光线很足时拍照却又容易出现过曝现象,

较小的单位像素面积可以在白天捕捉更多画面的细节。

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就拿索尼最新发布的IMX586传感器为例,其传感器尺寸高达1/2.0英寸,但由于像素值也达到了4800万,所以其单位像素面积就只有0.8微米,堪称手机历代CMOS中的最小值。

但这并不代表IMX586暗光拍照效果就很差,因为它采用了Quad Bayer阵列设计,在暗光下拍照时相邻的22像素可使用同一种颜色,4个像素能将灵敏度提升到等效1.6微米的水平。同理,

华为P20 Pro配备的IMX600也存在这种情况,其单位像素面积为0.9微米,但却可以通过Quad Bayer阵列实现灯效的1.8微米单位像素面积。

来自对焦技术的增益效果

CMOS传感器全部支持反差对焦,而从IMX300系列开始又都将PDAF相位对焦技术纳入了标配。相对而言,双核对焦是比相位对焦更先进的技术,因此当传感器其他参数相似时,支持双核对焦的型号更值得选择。

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IMX363传感器之所以能被小米8、小米MIX2S、坚果R1、vivo NEX等爆款手机猎装,就是因为它的传感器尺寸和单位像素面积都很大,而且还支持双核对焦,

虽然综合性能不如华为P20和魅族15采用IMX380,但表现的却最为均衡。

未来顶级CMOS传感器比拼的除了上述三要素以外,还将体现在是否采用了多层堆栈架构,能否在像素层和电路层之间新加入了DRAM层(动态随机存储单元)。

比如索尼最新旗舰索尼XZ2 Premium选用的传感器就是IMX400,它就可以通过DRAM层实现硬件级的960fps超级慢动作拍摄,效果远比其他传感器通过插值算法模拟的方式要流畅和精细很多。

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小结

看到这里,相信大家已经对CMOS传感器有了较为深度的了解,也掌握了从已知参数判断其拍照底蕴的方法。

但需要注意的是,手机摄像头是一套非常复杂的元器件集合体,CMOS传感器只是其中的组成部分之一。相同的CMOS传感器,

手机厂商还能为其准备不同大小的光圈、安装透光率更高或数量更多的镜片、引入光学防抖系统等等。再加上来自ISP影像处理器和相机APP端的成像算法的优化,也是导致相同CMOS传感器的两款手机,

拍照效果却依旧存在差距的原因。

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