索尼IMX型號傳感器大盤(pán)點(diǎn)：誰(shuí)是成像之王

　　目前索尼在手機攝像頭傳感器的市場(chǎng)上幾乎處于統治地位，基本大部分的旗艦手機都采用索尼的相機傳感器，但由于目前包括索尼、OminiVision、三星這些傳感器廠(chǎng)商的命名比較混亂，每一款產(chǎn)品的數字型號讓普通消費者無(wú)從知曉其具體的含義，像IMX214、IMX298、IMX378等等型號究竟有何差距呢?本篇文章就來(lái)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。相當大的一部分用戶(hù)群體認為，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。這種理解是錯誤的，像素僅僅只是分辨率的尺寸單位，而不是畫(huà)質(zhì)，例如某手機商家大力宣傳像素提高到1400萬(wàn)，意思也僅僅是“用我家手機拍出來(lái)的照片可以洗兩三米那么長(cháng)”罷了。

　　感光元件的重要性

那到底畫(huà)質(zhì)和什么有關(guān)呢?幾個(gè)重要的因素：鏡頭的材質(zhì)和結構設計、光圈類(lèi)型、內部軟件圖像算法、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(huà)質(zhì)的好壞取決于感光元件捕捉到的光子多少來(lái)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(lái)更細膩的畫(huà)質(zhì)，分辨率自然就越高。而為什么說(shuō)和像素的多少和畫(huà)質(zhì)無(wú)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(xiě)一萬(wàn)個(gè)字的筆，拿它寫(xiě)在一張小名片上，很擠，寫(xiě)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(xiě)字，字寫(xiě)的特別大，寫(xiě)不了多少就寫(xiě)滿(mǎn)了，反之字寫(xiě)的很小，會(huì )寫(xiě)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(píng)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(píng)果的800W像素比其他1200W像素的手機拍照效果要好，500W像素的單反照樣秒殺1600W的手機相機，很大的原因就是因為它的房子(感光元件)大，并且它住的人(pixel size)也夠大夠胖，把房子撐起來(lái)了。

　　全畫(huà)幅感光元件與手機感光元件面積對比

　　現在大部分手機常見(jiàn)的CMOS像素尺寸為1.12微米，而作為單反相機的D800像素尺寸是4.88微米，感光元件更是大于手機數倍。

　　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(huà)面的分辨率和拍照體驗，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(互補金屬氧化物導體)器件。雖CCD成像更為優(yōu)異，但只有少數幾個(gè)廠(chǎng)商例如索尼。松下等掌握這種技術(shù)，而且其制造工藝復雜，價(jià)格成本昂貴，而CMOS的制造成本和功耗要低于CCD不少，所以如今的大多數攝像頭生產(chǎn)廠(chǎng)商采用的是CMOS感光元件，并且它被看作是未來(lái)的成像器件，手機上的傳感器也全部屬于CMOS感光元件。

　　得知了影響畫(huà)質(zhì)的因素，再來(lái)比較索尼IMX傳感器孰強孰弱一目了然，雖然結構上的升級可以在對焦速度、噪點(diǎn)控制、以及色彩表現上略有升級，但是其關(guān)鍵因素還是要比較CMOS尺寸的大小。

　　SONY CMOS規格天梯圖

　　從天梯圖來(lái)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(wàn)像素，成像效果理論上依舊要優(yōu)于下面型號的手機。

　　IMX378和其他型號面積大小對比(圖片引自中國經(jīng)濟網(wǎng))

　　但小米5S并非目前CMOS尺寸最大的智能手機，例如2012年MWC上諾基亞發(fā)布的一款具有4100萬(wàn)像素卡爾蔡司攝像頭的手機808 PureView，該機CMOS傳感器達到1/1.2英寸，可以說(shuō)是震撼全球，2014年9月，松下在德國Photokina 2014展會(huì )上發(fā)布了當時(shí)最強的手機攝影王者——Lumix CM1，其傳感器尺寸更是達到了前所未有的1英寸的“變態(tài)”級別，這么大CMOS尺寸也導致松下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，當然手機成像也離不開(kāi)光圈大小、鏡片質(zhì)量以及軟件處理等因素。當你在觀(guān)看某智能手機新品發(fā)布會(huì )，又聽(tīng)到主持人高喊：這次的新品像素又提升到XX千萬(wàn)時(shí)，可以理直氣壯的說(shuō)“幾千萬(wàn)又怎樣，誰(shuí)知道你的‘房子’有多大呢?”