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索尼IMX型号传感器大盘点 谁是成像之王

当日,由联合国粮农组织(FAO)、江西省财政厅、江西省林业厅主办的FAO/GEF江西省湿地保护区体系示范项目指导委员会第一次会议在江西南昌召开。


来源:中关村在线

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。

目前索尼在手机摄像头传感器的市场上几乎处于统治地位,基本大部分的旗舰手机都采用索尼的相机传感器,但由于目前包括索尼、OminiVision、三星这些传感器厂商的命名比较混乱,每一款产品的数字型号让普通消费者无从知晓其具体的含义,像IMX214、IMX298、IMX378等等型号究竟有何差距呢?本篇文章就来解析一下索尼各个传感器的差别。

什么是像素

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

那到底画质和什么有关呢?几个重要的因素:镜头的材质和结构设计、光圈类型、内部软件图像算法、更重要的也就是本篇要讲的:感光元件的大小。

感光元件从字面上看,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。而为什么说和像素的多少和画质无关呢?

这里可以把感光元件理解为承载像素的一个载体,有一支能写一万个字的笔,拿它写在一张小名片上,很挤,写在一张A4纸上,很宽敞。载体越大,性能也越好。同样,在两张A4纸上写字,字写的特别大,写不了多少就写满了,反之字写的很小,会写的特别多,字与字之间相对也十分拥挤。像素也一样,在感光元件面积一定的情况下,像素越高,pixel size(单个像素尺寸)就越小,理论上图像的噪声越大,动态范围幅度更小,并且可能受到弥散圆的影响,即像素之间的互相影响。

理论上Pixel Size(单个像素尺寸)越大成像越好

理论上Pixel Size(单个像素尺寸)越大成像越好

反之,pixel size越大,图像的噪声和动态范围也就可以控制的更好,而且受弥散圆的影响也更小。苹果此前一直采用800W的低像素,很大的原因就是为了保持大pixel size。

再举个例子:一共有一百个人,住在一个50平的小草屋里,很挤,住在一个8000平的大城堡里,很宽裕,两个房子都可以住得下100个人,如果你要从字面上“能住一百个人的房子”是判断不出这个房子的大小的。

这也是为什么苹果的800W像素比其他1200W像素的手机拍照效果要好,500W像素的单反照样秒杀1600W的手机相机,很大的原因就是因为它的房子(感光元件)大,并且它住的人(pixel size)也够大够胖,把房子撑起来了。

全画幅感光元件与手机感光元件面积对比

全画幅感光元件与手机感光元件面积对比

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。

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。

像素的几种排列方式(图片引自百度百科)

像素的几种排列方式

感光元件是相机的核心,也是关键的技术,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,但只有少数几个厂商例如索尼。松下等掌握这种技术,而且其制造工艺复杂,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。

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。

SONY CMOS规格天梯图

SONY CMOS规格天梯图

从天梯图来看,小米5S及Google Pixel配备的索尼IMX375传感器在CMOS尺寸上具有绝对的优势,单位像素面积也大,尽管只有1200万像素,成像效果理论上依旧要优于下面型号的手机。

IMX378和其他型号面积大小对比(图片引自中国经济网)

IMX378和其他型号面积大小对比

但小米5S并非目前CMOS尺寸最大的智能手机,例如2012年MWC上诺基亚发布的一款具有4100万像素卡尔蔡司摄像头的手机808 PureView,该机CMOS传感器达到1/1.2英寸,可以说是震撼全球,2014年9月,松下在德国Photokina 2014展会上发布了当时最强的手机摄影王者——Lumix CM1,其传感器尺寸更是达到了前所未有的1英寸的“变态”级别,这么大CMOS尺寸也导致松下Lumix CM1的镜头异乎寻常的大。

松下Lumix CM1(图片引自phonearana)

松下Lumix CM1

看完本篇文章相信你对CMOS和像素之间的关系有了更进一步的了解,当然手机成像也离不开光圈大小、镜片质量以及软件处理等因素。当你在观看某智能手机新品发布会,又听到主持人高喊:这次的新品像素又提升到XX千万时,可以理直气壮的说“几千万又怎样,谁知道你的‘房子’有多大呢?”

[责任编辑:王圣威 PT010]

责任编辑:王圣威 PT010

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