介绍传感器之前,首先要了解一下什么是像素。相当大的一部分用户群体认为,像素是组成屏幕的一个个小点点,像素越高拍照效果越清晰,成像也就越好。这种理解是错误的,像素仅仅只是分辨率的尺寸单位,而不是画质,例如某手机商家大力宣传像素提高到1400万,意思也仅仅是“用我家手机拍出来的照片可以洗两三米那么长”罢了。
感光元件的重要性
感光元件是相机的核心,也是关键的技术。从字面上看,和光有关系,画质的好坏取决于感光元件捕捉到的光子多少来决定,感光元件越大,可捕捉的光子越多,感光性能越好,能够带来更细腻的画质,分辨率自然就越高。
目前主要有两种感光元件:一是CDD(电荷耦合)元件;另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。虽CCD成像更为优异,但其制造工艺复杂,价格成本昂贵,而CMOS的制造成本和功耗要低于CCD不少,所以如今的大多数摄像头生产厂商采用的是CMOS感光元件,并且它被看作是未来的成像器件,手机上的传感器也全部属于CMOS感光元件。
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor),即互补金属氧化半导体,电压控制的一种放大器件,是组成CMOS数字集成电路的基本单元。
CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件,尤其是片幅规格较大的单反数码相机。再透过芯片上的模-数转换器(ADC)将获得的影像讯号转变为数字信号输出。
现在大部分手机常见的CMOS像素尺寸为1.12微米,而作为单反相机的D800像素尺寸是4.88微米,感光元件更是大于手机数倍数。
像素的尺寸不是固定的,它的排列顺序也不唯一。例如普遍的RGB子像素排列、RGBW技术排列、Pentile排列等等,这种排列方式的改变也可以提高画面的分辨率和拍照体验,但更重要的还是取决感光元件的大小。
得知了影响画质的因素,再来比较索尼IMX传感器孰强孰弱一目了然,虽然结构上的升级可以在对焦速度、噪点控制、以及色彩表现上略有升级,但是其关键因素还是要比较CMOS尺寸的大小。
索尼IMX传感器的历史发展进程
下面我们看一下近年来索尼IMX系列传感器的参数对比。
索尼IMX 2系Exmor RS CMOS参数规格对比
索尼IMX 3系Exmor RS CMOS参数规格对比
有一些名词跟大家聊聊。
1、型号数字与产品层级无关。虽然总体来说IMXCMOS的型号与产品发布时间有一定的关联但并非绝对,也有数字大发得早和数字小发得晚的。另外型号数字与产品定位无关,并不是说型号数字大就一定比数字小的配置更高,这个一定要加以留意。
2、PDAF相位对焦已普及。可以看到目前IMX 3系的全部10款CMOS当中,几乎全部实现了PDAF也就是相位对焦。表格里有的没有写出来是因为有更显著的功能点,所以大家可能也发现了从去年下半年开始,手机发布会上面PDAF这个词儿露面的机会越来越少了。为什么?不是因为不支持了,正是因为大家几乎都支持,反而看起来不像是一个主流卖点的缘故。
3、RGBW架构销声匿迹。在2系CMOS的年代,华为P8上使用的IMX278和华为Mate8上面使用的IMX298都是在拜耳阵列基础上改造的RGBW架构。这种架构的本意是让更多的外界光线能够入射在CMOS上以提高进光量,但在实际拍摄中却造成了绿色被摄物的色彩表现力明显降低。所以在IMX3系CMOS当中,这种RGBW结构没有再出现。
4、相位+反差复合自动对焦,其并非索尼独有和首创,之前vivo和OPPO都有产品使用了这种技术以提高对焦速度。不过IMX318却是首个将混合对焦技术融入DSP(信号处理器)中的感光元件。得益于索尼应用于微单?上的高速自动对焦技术,IMX318号称可以实现最快0.03秒的极速对焦,且60fps下可实现最快0.017秒的对焦速度。这样无论是静态图像拍摄还是视频录制,IMX318都能实现快速对焦,面对高速移动的物体也能游刃有余。
5、三轴防抖,目前市面上具备这一功能的手机也有一些,且均为OIS光学防抖。IMX318将图像稳定功能(IS)置于DSP(信号处理器)内,三轴陀螺传感器对于小幅度晃动能够进行补偿修正,这种做法除了更加节省电量消耗外,也更能适应智能手机轻薄化的需求。
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