影響手機(jī)拍照效果的“三駕馬車”包含影像傳感器、光學(xué)鏡頭和影像處理器，以及多攝組合與后期成像算法的優(yōu)化。如果要挑選出影響手機(jī)拍照的最核心要素，CMOS影像傳感器無疑是最底層的根基所在。本文，就讓我們扒一扒與CMOS傳感器有關(guān)的那些事兒吧。

 

 

手機(jī)傳感器的幾大勢力

智能手機(jī)專用的CMOS傳感器主要來自索尼（IMX）、豪威（OV）以及三星（ISOCELL），其中三星ISOCELL系列傳感器在近兩年的發(fā)展很快，其高端型號的品質(zhì)并不遜于同期的索尼IMX，這一點(diǎn)從歷代Galaxy S旗艦都采用ISOCELL＋I(xiàn)MX兩批傳感器混用的策略而成像效果不變就可見一斑。此外，三星ISOCELL也早已開放給其他手機(jī)廠商，比如vivo X20就配備了ISOCELL Fast 2L9，主打2×1200萬像素（2400萬感光單元）的賣點(diǎn)。

 

 

OV傳感器自從被蘋果和HTC兩大金主“拋棄后”就逐漸淡出了主流市場，甚至不會被廠商作為賣點(diǎn)宣傳。索尼IMX系列的口碑最好，也是目前占有率最高的存在。因此，很多用戶提起手機(jī)CMOS首先就會想起索尼IMX系列，而本文我們主要討論的傳感器也是以索尼IMX為主。

 

 

不以數(shù)字大小論英雄

手機(jī)專用的移動(dòng)處理器型號眾多，很多用戶都表示“看不懂”，比如至今就仍有不少童鞋不清楚聯(lián)發(fā)科MT6753、MT6750、Helio P20、P23、P25、P60等芯片的規(guī)格和強(qiáng)弱關(guān)系。然而，這些處理器如果仔細(xì)從數(shù)字大小梳理，好歹還有跡可循，就好像P60肯定要比P23強(qiáng)。然而，索尼IMX傳感器卻根本不遵循數(shù)字大小論英雄的軌跡，迷信數(shù)字你就輸了。

舉個(gè)最簡單的例子，索尼MIX傳感器包含IMX100、MIX200、IMX300、IMX400幾大家族，理論上后綴數(shù)字越大的家族在規(guī)格上應(yīng)該更占便宜吧？可惜，由于索尼采用了可以和手機(jī)廠商聯(lián)合定制MIX傳感器的運(yùn)營策略，這就搞亂了數(shù)字大小與規(guī)格強(qiáng)弱之間理應(yīng)具備的既定關(guān)系。

 

可以定制的CMOS傳感器

對索尼來說，MIX傳感器就是一門很普通的生意，給錢就賣。對手機(jī)廠商而言，高端傳感器不經(jīng)濟(jì)（成本高），低端傳感器又不給力，中端傳感器大家都在用，如何才能增加宣傳噱頭并拉開與競品之間的成像差距？

 

 

沒錯(cuò)，就是直接找索尼定制專用的傳感器。

最早這么做的廠商就是蘋果。從iPhone 4s開始，蘋果就不斷讓索尼為其量身定制感光元件，比如iPhone 4S時(shí)期的IMX145、iPhone 6S時(shí)期的IMX315，它們都要比索尼同期供貨給其他品牌同價(jià)位的“公版”IMX傳感器更好，所以蘋果才能始終在拍照質(zhì)量上力壓一眾Android品牌一籌。

隨后，Android手機(jī)廠商們也逐漸向蘋果學(xué)習(xí)，聯(lián)手索尼一起定制專屬，或是首發(fā)的IMX傳感器。比如，華為在2016年4月發(fā)布P9時(shí)，就高調(diào)宣稱與索尼聯(lián)手定制了名為“IMX286”的傳感器，主打獨(dú)特的RGB/Monochrome（彩色+黑白）架構(gòu)。隨后，IMX286還被應(yīng)用在了華為自家的Mate9和榮耀V8等產(chǎn)品身上。

魅族在發(fā)布MX6時(shí)曾主打首發(fā)IMX386傳感器，取得了非常好的宣傳效果。隨后，IMX386傳感器作為“標(biāo)準(zhǔn)件”，又被索尼開放給了其他手機(jī)品牌，比如小米6、小米Max2等手機(jī)也都以IMX386作為主攝的傳感器。

 

 

OPPO也是非常喜歡與索尼攜手的手機(jī)品牌，在發(fā)布R9s時(shí)就獨(dú)享名為“IMX398”的傳感器，主打剛剛開始流行的雙核對焦技術(shù)。

 

 

到了最新的R15發(fā)布時(shí)，再次與索尼攜手定制并獨(dú)享“IMX519”，主打更大的傳感器尺寸和單位像素面積，使得夜拍進(jìn)光量更大，噪點(diǎn)更少。

 

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需要注意的，所謂“定制”也并非從零開始設(shè)計(jì)，而是在公版IMX傳感器的基礎(chǔ)上加以微調(diào)和優(yōu)化。比如IMX386和IMX286就是同門師兄弟，二者規(guī)格幾乎完全一致，只是前者并不是RGB/Monochrome架構(gòu)。同理，IMX362和IMX260、IMX380和IMX378、IMX498和IMX398、IMX519和IMX240也都有著“剪不清理還亂”的血緣關(guān)系。

可以說，就是各種定制傳感器的“橫空出世”，再加上索尼IMX本來就不以數(shù)字大小論英雄，最終才導(dǎo)致IMX傳感器規(guī)格的混亂，哪怕是專業(yè)人士也難以通過具體型號辨別強(qiáng)弱關(guān)系。

 

如何判斷IMX傳感器的性能

CFan曾經(jīng)不止一次強(qiáng)調(diào)，CMOS傳感器能否記錄更真實(shí)美好的畫面，與像素值的大小關(guān)系不大。而決定CMOS傳感器性能指標(biāo)的，主要還是在于“傳感器尺寸”以及“單位像素面積”這兩個(gè)參數(shù)，同時(shí)其所支持的“對焦技術(shù)”可以作為附贈(zèng)的Buff效果。

表1是小編收集整理的索尼IMX傳感器參數(shù)對比表，基本涵蓋了目前所有常見的手機(jī)鏡頭，下文相關(guān)的討論都是建立在這個(gè)表格的數(shù)據(jù)之上。

 

 

傳感器尺寸越大越好

手機(jī)之所以難以和單反相機(jī)比拼拍照畫質(zhì)，就是受限于纖薄的身材無法容納太大尺寸的感光元件。然而，在CMOS傳感器領(lǐng)域一直存在“底大一層壓死人”的說法，而這里的“底”指的就是傳感器尺寸這個(gè)參數(shù)，傳感器尺寸越大意味著相機(jī)在拍攝時(shí)能接收到的光線也就越多。

 

 

傳感器面積的單位為1/x，由于分子都是1，所以分母“X”對應(yīng)的數(shù)字越大，代表傳感器面積越小。比如1/2.3英寸傳感器尺寸的就要大于1/2.6英寸，選擇后者往往可以取得更好的拍照底蘊(yùn)。

華為P20 Pro之所以夜拍非常出色，就是因?yàn)樗溲b了IMX600，而這個(gè)傳感器的傳感器尺寸達(dá)到了破天荒的1/1.73英寸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手機(jī)CMOS領(lǐng)域主流的1/2.x英寸。

 

 

理性看待單位像素面積

單位像素面積與傳感器尺寸和像素值這兩個(gè)單位息息相關(guān)，在傳感器尺寸一定時(shí)，像素值越高，單位像素面積越小。比如IMX362（1200萬像素）和IMX318（2250萬像素）的傳感器尺寸都是1/2.6英寸，但I(xiàn)MX362和IMX318對應(yīng)的單位像素面積卻分別1.4微米和1.0微米。

單位像素面積是一個(gè)“相對矛盾”的參數(shù)。單位像素面積越大，可以在相同時(shí)間內(nèi)捕捉到更多的光，在暗光下拍照可以顯著降低畫面噪點(diǎn)。而單位像素過大，在白天光線很足時(shí)拍照卻又容易出現(xiàn)過曝現(xiàn)象，較小的單位像素面積可以在白天捕捉更多畫面的細(xì)節(jié)。

 

 

就拿索尼最新發(fā)布的IMX586傳感器為例，其傳感器尺寸高達(dá)1/2.0英寸，但由于像素值也達(dá)到了4800萬，所以其單位像素面積就只有0.8微米，堪稱手機(jī)歷代CMOS中的最小值。但這并不代表IMX586暗光拍照效果就很差，因?yàn)樗捎昧薗uad Bayer陣列設(shè)計(jì)，在暗光下拍照時(shí)相鄰的2×2像素可使用同一種顏色，4個(gè)像素能將靈敏度提升到等效1.6微米的水平。同理，華為P20 Pro配備的IMX600也存在這種情況，其單位像素面積為0.9微米，但卻可以通過Quad Bayer陣列實(shí)現(xiàn)燈效的1.8微米單位像素面積。

 

來自對焦技術(shù)的增益效果

CMOS傳感器全部支持反差對焦，而從IMX300系列開始又都將PDAF相位對焦技術(shù)納入了標(biāo)配。相對而言，雙核對焦是比相位對焦更先進(jìn)的技術(shù)，因此當(dāng)傳感器其他參數(shù)相似時(shí)，支持雙核對焦的型號更值得選擇。

 

 

IMX363傳感器之所以能被小米8、小米MIX2S、堅(jiān)果R1、vivo NEX等爆款手機(jī)獵裝，就是因?yàn)樗膫鞲衅鞒叽绾蛦挝幌袼孛娣e都很大，而且還支持雙核對焦，雖然綜合性能不如華為P20和魅族15采用IMX380，但表現(xiàn)的卻最為均衡。

未來頂級CMOS傳感器比拼的除了上述三要素以外，還將體現(xiàn)在是否采用了多層堆棧架構(gòu)，能否在像素層和電路層之間新加入了DRAM層（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲單元）。比如索尼最新旗艦索尼XZ2 Premium選用的傳感器就是IMX400，它就可以通過DRAM層實(shí)現(xiàn)硬件級的960fps超級慢動(dòng)作拍攝，效果遠(yuǎn)比其他傳感器通過插值算法模擬的方式要流暢和精細(xì)很多。

 

 

小結(jié)

看到這里，相信大家已經(jīng)對CMOS傳感器有了較為深度的了解，也掌握了從已知參數(shù)判斷其拍照底蘊(yùn)的方法。

但需要注意的是，手機(jī)攝像頭是一套非常復(fù)雜的元器件集合體，CMOS傳感器只是其中的組成部分之一。相同的CMOS傳感器，手機(jī)廠商還能為其準(zhǔn)備不同大小的光圈、安裝透光率更高或數(shù)量更多的鏡片、引入光學(xué)防抖系統(tǒng)等等。再加上來自ISP影像處理器和相機(jī)APP端的成像算法的優(yōu)化，也是導(dǎo)致相同CMOS傳感器的兩款手機(jī)，拍照效果卻依舊存在差距的原因。