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一英寸传感器登陆手机,卡片机市场悬了?

2022/07/08
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“此前,手机与相机仍存在分水岭。如今,小米与Sony联合研制的一英寸传感器IMX989登陆手机,首次模糊了这个边界”

果不其然,小米在发布会后又登上了热搜。

今年,品牌风格接地气的小米和“毒德大学”徕卡搭上了关系。有了格调更高的徕卡加持,小米在发布会上更多的展现出了人文气息。徕卡不仅是一个品牌,它更代表了一种生活方式。要获得徕卡的认可并不容易,能否实现“德味”“刀锐奶化”“夜神”的效果对于手机来说确实是个挑战。小米在“超大杯”12s Ultra上给出了他们的答案:在手机里塞一颗一英寸大小的传感器——与Sony共同开发的IMX989,这种大小的传感器通常是放在卡片相机里的。 
 

此前雷军在微博发文:“‘一英寸大底’不止是小米的里程碑,也是移动影像领域的里程碑。就规格而言,‘一英寸大底’是手机和相机之间不成文的分水岭。”这颗一英寸大底传感器为什么被看作“手机相机分水岭”?首先让我们来聊聊手机摄影的核心——CMOS传感器

 

CMOS传感器,手机的“视网膜”

我们现在市场上的所有手机成像传感器,都在使用CMOS传感器。CMOS全称为互补式金属氧化物半导体(英语:Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,缩写作CMOS;简称互补式金氧半导体),是一种集成电路的设计工艺,它由NMOS(n-type MOSFET)与PMOS(p-type MOSFET)两种物理特性上互补的基本器件组成。

一种单一CMOS晶体管的剖面结构

CMOS除了可以可用来制作电脑电器的静态随机存取内存、微控制器等,它独特的光电特性使得其被用在众多手机与数码相机的上,因此,CMOS现在主要是感光器件的代名词。它就像动物眼睛中的的视网膜,通过将光线转变为神经电信号后告诉大脑:我看到啦!CMOS负责将从镜头中传来的光转化为手机芯片能看懂的数字信号。当我们举起手机按下快门,想要记录我们身边的点滴精彩的时候,无数的光线就会从摄像头一起涌入,经过多层镜头的折射,光线最终精准的落到了CMOS感光元件的表面上——轻轻敲醒每个晶体管沉睡的心灵。晶体管在感受到外界光照射后经光电转换使电极带上负电和正电,NMOS与PMOS两个互补效应元件所产生的电信号被CMOS相机从每个像素当中顺次提取至外部的A/D转换器上,再被处理器芯片记录,于是,你的照片便产生了。

那么,为什么各大手机厂商要执着于将更大的传感器塞进手机里呢?

 

大底来了,小底传感器遭到“降维打击”

或许你曾听说过这样一句话:“底大一级压死人”。这说的就是如果一台相机的传感器面积更大,那么它将对他的竞争对手产生“降维打击”的效果。单纯从传感器来看,底大一级带来的最直观优势就是单个像素点面积增大,每个像素点可以更精准的感受到光线的变化,信噪比也会更高(谁不想有大型落地窗房子呢,像素点也是这么想的)。小尺寸传感器想要获得相同的结果,就需要更低的 ISO、更长的快门时间以及更大的光圈。回头看这颗一英寸传感器,得益于Sony遥遥领先的工艺技术,3.2μm的4in1融合像素面积,使得进光量变得更大,这将会帮助搭载它的手机获得更加细腻的成像质量以及出色的夜景能力。

 

常见传感器大小对比

此外,大尺寸传感器的等效焦距与等效光圈也会有所变化。假设在一英寸传感器手机上使用一颗24mm f1.8的镜头,如果我想在全画幅传感器的相机上获得同样焦段与景深效果的话,则代表着要用64mm f4.9的镜头(一英寸与全画幅的等效焦段与等效光圈计算系数为2.7,f后面数字越小,光圈越大)。懂摄影的朋友应该知道,光圈大小决定了你的照片能否拥有“完美虚化”的效果,且大焦段镜头的视场也会相应变小,对摄影目标的捕捉也将更加困难。所以有人和你吹手机拍照水平能赶上单反相机,不用管他,千万别当真。同理,一英寸传感器手机也能对其他小底手机产生同样的压制效果。当然,也不能完全靠传感器面积来评判相机成像质量的优劣,毕竟除了第一步的光电转换外,手机处理器(计算摄影)也会影响最终成像的质量。不过我们今天主要讨论CMOS的影响,手机芯片则是另一个话题了。

既然大底传感器这么重要,那为什么不一步到位,塞个全画幅大小的传感器进去?
 

大底,也意味着大“代价”

大尺寸相机获得了优秀的成像质量的同时,也付出了相应的代价。为了容纳大尺寸传感器,与传感器配套的的镜头模组也要相应变大,为了光线可以完美聚焦在传感器表面,镜头组复杂的光学设计也会让体积和质量成倍增长,这也意味着——手机更贵了。所以,为了取得价格、质量、销量的完美平衡,手机厂商总会选择一个刚好合适的点位来平衡这几者之间的关系,这也是手机相机的底很难做大的原因。或许,全新一英寸传感器将会是一个新的平衡点。

小米12s Ultra售价5999元起步

 

小米12s Ultra是手机迈入一英寸领域的第一步,对相机的挑战能否成功?明年的现在,市场会给我们答案。谁不希望随手记录清晰的美好,毕竟,光影的痕迹,也是光阴的故事。

 

参考资料:
维基百科——互补式金属氧化物半导体
中国摄影网——数码相机等效焦距的换算

 

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