索尼IMX型號(hào)傳感器大盤點(diǎn)：誰是成像之王

　　目前索尼在手機(jī)攝像頭傳感器的市場上幾乎處于統(tǒng)治地位，基本大部分的旗艦手機(jī)都采用索尼的相機(jī)傳感器，但由于目前包括索尼、OminiVision、三星這些傳感器廠商的命名比較混亂，每一款產(chǎn)品的數(shù)字型號(hào)讓普通消費(fèi)者無從知曉其具體的含義，像IMX214、IMX298、IMX378等等型號(hào)究竟有何差距呢?本篇文章就來解析一下索尼各個(gè)傳感器的差別。

　　什么是像素

　　介紹傳感器之前，首先要了解一下什么是像素。相當(dāng)大的一部分用戶群體認(rèn)為，像素是組成屏幕的一個(gè)個(gè)小點(diǎn)點(diǎn)，像素越高拍照效果越清晰，成像也就越好。這種理解是錯(cuò)誤的，像素僅僅只是分辨率的尺寸單位，而不是畫質(zhì)，例如某手機(jī)商家大力宣傳像素提高到1400萬，意思也僅僅是“用我家手機(jī)拍出來的照片可以洗兩三米那么長”罷了。

　　感光元件的重要性

那到底畫質(zhì)和什么有關(guān)呢?幾個(gè)重要的因素：鏡頭的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光圈類型、內(nèi)部軟件圖像算法、更重要的也就是本篇要講的：感光元件的大小。

　　感光元件從字面上看，和光有關(guān)系，畫質(zhì)的好壞取決于感光元件捕捉到的光子多少來決定，感光元件越大，可捕捉的光子越多，感光性能越好，能夠帶來更細(xì)膩的畫質(zhì)，分辨率自然就越高。而為什么說和像素的多少和畫質(zhì)無關(guān)呢?

　　這里可以把感光元件理解為承載像素的一個(gè)載體，有一支能寫一萬個(gè)字的筆，拿它寫在一張小名片上，很擠，寫在一張A4紙上，很寬敞。載體越大，性能也越好。同樣，在兩張A4紙上寫字，字寫的特別大，寫不了多少就寫滿了，反之字寫的很小，會(huì)寫的特別多，字與字之間相對也十分擁擠。像素也一樣，在感光元件面積一定的情況下，像素越高，pixel size(單個(gè)像素尺寸)就越小，理論上圖像的噪聲越大，動(dòng)態(tài)范圍幅度更小，并且可能受到彌散圓的影響，即像素之間的互相影響。

　　理論上Pixel Size(單個(gè)像素尺寸)越大成像越好

　　反之，pixel size越大，圖像的噪聲和動(dòng)態(tài)范圍也就可以控制的更好，而且受彌散圓的影響也更小。蘋果此前一直采用800W的低像素，很大的原因就是為了保持大pixel size。

　　再舉個(gè)例子：一共有一百個(gè)人，住在一個(gè)50平的小草屋里，很擠，住在一個(gè)8000平的大城堡里，很寬裕，兩個(gè)房子都可以住得下100個(gè)人，如果你要從字面上“能住一百個(gè)人的房子”是判斷不出這個(gè)房子的大小的。

　　這也是為什么蘋果的800W像素比其他1200W像素的手機(jī)拍照效果要好，500W像素的單反照樣秒殺1600W的手機(jī)相機(jī)，很大的原因就是因?yàn)樗姆孔?感光元件)大，并且它住的人(pixel size)也夠大夠胖，把房子撐起來了。

　　全畫幅感光元件與手機(jī)感光元件面積對比

　　現(xiàn)在大部分手機(jī)常見的CMOS像素尺寸為1.12微米，而作為單反相機(jī)的D800像素尺寸是4.88微米，感光元件更是大于手機(jī)數(shù)倍。

　　像素的尺寸不是固定的，它的排列順序也不唯一。例如普遍的RGB子像素排列、RGBW技術(shù)排列、Pentile排列等等，這種排列方式的改變也可以提高畫面的分辨率和拍照體驗(yàn)，但更重要的還是取決感光元件的大小。

　　像素的幾種排列方式(圖片引自百度百科)

　　感光元件是相機(jī)的核心，也是關(guān)鍵的技術(shù)，目前主要有兩種感光元件：一是CDD(電荷耦合)元件;另一種是CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體)器件。雖CCD成像更為優(yōu)異，但只有少數(shù)幾個(gè)廠商例如索尼。松下等掌握這種技術(shù)，而且其制造工藝復(fù)雜，價(jià)格成本昂貴，而CMOS的制造成本和功耗要低于CCD不少，所以如今的大多數(shù)攝像頭生產(chǎn)廠商采用的是CMOS感光元件，并且它被看作是未來的成像器件，手機(jī)上的傳感器也全部屬于CMOS感光元件。

　　得知了影響畫質(zhì)的因素，再來比較索尼IMX傳感器孰強(qiáng)孰弱一目了然，雖然結(jié)構(gòu)上的升級(jí)可以在對焦速度、噪點(diǎn)控制、以及色彩表現(xiàn)上略有升級(jí)，但是其關(guān)鍵因素還是要比較CMOS尺寸的大小。

　　SONY CMOS規(guī)格天梯圖

　　從天梯圖來看，小米5S及Google Pixel配備的索尼IMX378傳感器在CMOS尺寸上具有絕對的優(yōu)勢，單位像素面積也大，盡管只有1200萬像素，成像效果理論上依舊要優(yōu)于下面型號(hào)的手機(jī)。

　　IMX378和其他型號(hào)面積大小對比(圖片引自中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng))

　　但小米5S并非目前CMOS尺寸最大的智能手機(jī)，例如2012年MWC上諾基亞發(fā)布的一款具有4100萬像素卡爾蔡司攝像頭的手機(jī)808 PureView，該機(jī)CMOS傳感器達(dá)到1/1.2英寸，可以說是震撼全球，2014年9月，松下在德國Photokina 2014展會(huì)上發(fā)布了當(dāng)時(shí)最強(qiáng)的手機(jī)攝影王者——Lumix CM1，其傳感器尺寸更是達(dá)到了前所未有的1英寸的“變態(tài)”級(jí)別，這么大CMOS尺寸也導(dǎo)致松下Lumix CM1的鏡頭異乎尋常的大。

　　松下Lumix CM1(圖片引自phonearana)

　　看完本篇文章相信你對CMOS和像素之間的關(guān)系有了更進(jìn)一步的了解，當(dāng)然手機(jī)成像也離不開光圈大小、鏡片質(zhì)量以及軟件處理等因素。當(dāng)你在觀看某智能手機(jī)新品發(fā)布會(huì)，又聽到主持人高喊：這次的新品像素又提升到XX千萬時(shí)，可以理直氣壯的說“幾千萬又怎樣，誰知道你的‘房子’有多大呢?”