最大传感器三星GN2发布,未来CMOS会如何发展

DoNews2021-03-04
在数码拍摄领域,有一个说法是“底大一级压死人”这里所谓的“底”就是传感器面积,理论上传感器面积越大,能够采集的信息越多,照片的画质也就更好。

编者按:本文来自微信公众号“DoNews”(ID:ilovedonews),作者:maomaobear,36氪经授权发布。

日前,三星就发布了手机历史上最大底的传感器——ISOCELL GN2。

和上代ISOCELL GN1相比,GN2的像素值依旧是5000万像素,但它的传感器尺寸却从1/1.31英寸进一步提升到了1/1.12英寸,这个数值超越了索尼为华为定制的IMX700和多年前的诺基亚808,成为了目前面积最大的手机CMOS。

在数码拍摄领域,有一个说法是“底大一级压死人”这里所谓的“底”就是传感器面积,理论上传感器面积越大,能够采集的信息越多,照片的画质也就更好。

2019年,智能手机开始像素大跃进,从1200万跳到4800万,6400万,1.08亿,2020年,智能手机CMOS面积开始进化,IMX700已经进化到了1/1.28寸。

如今,1/1.12的GN2推出,搭载GN2的小米11Pro也即将上市。新手机会有更好的画质吗?未来手机CMOS会如何发展呢?我们来看一下。

ISOCELL GN2的实力

三星的ISOCELL GN2属于上一代ISOCELL GN1的升级产品,这个系列的像素值是5000万,但是单位像素面积在增大。

ISOCELL GN2的单个像素尺寸也从GN1的1.2μm增加到了1.4μm,在暗光下可以借助四像素合一实现2.8μm的超大像素,这个参数也是所有手机CMOS中最好的。

大的单位像素面积有利于弱光成像,再加上HDR、Smart ISO、Smart ISO Pro,这款CMOS的夜景和弱光实力非常强大。

除了夜景,ISOCELL GN2有Dual Pixel Pro技术,这个技术是传统双核对焦技术的升级,除了每个像素分为左右两半,还可以对一些像素进行对角线隔离,可以充分利用上下相位差对焦。这个技术的优势是可以快速对焦,提高弱光下,运动中的成片率,减少废片。这个技术最早在OPPO的手机中使用,效果非常不错。

GN2的像素排列,还是三星传统的四合一拜尔排列,这个排列,可以通过四合一做1250万的输出,也可以直接出5000万的图,还可以智能镶嵌算法重新排列像素,出1亿像素的图。

在强光下,5000万出图的品质是有保证的,因为单位像素1.4微米已经非常大,实际上强光下,三星ISOCELL 技术用0.8微米已经可以保证单位画质了。

所以,ISOCELL GN2是一颗夜景、对焦、画质都非常强大的CMOS。

CMOS进化的路线

手机拍照进化从11万开始,像素数不断提升,但是有过几个台阶。

手机拍照的第一个台阶是200万像素,当功能手机进化到200万之后,停滞了很久,因为200万已经可以完成记录生活的需要。

后来,智能手机兴起,手机拍照又是一路进化,到了1300万、1200万又停滞了很久,至今苹果还是1200万像素。

手机进化到1200万的时候,配合现在的镜头和IPS,测试分辨率已经超过了3000线。这个水平已经超越了DC数码相机,甚至超越了早期残幅的单反。画质已经可以做艺术创作了。

期间,有诺基亚用大CMOS和高像素去解决变焦画质的问题,同时把全像素画质推到了新高度,当年诺基亚808在强光下测试已经接近当时的王者佳能5Dmark2。但是这个趋势随着诺基亚手机的失败停滞了。

一直到多年以后,华为重新接过诺基亚的衣钵,再度提升像素数与CMOS面积。

在这个道路上,发展出两条路线,一条是锁定4800万-5000万,增加单位像素面积,一条是锁定0.7微米-0.8微米单位面积,增加像素数。

4800万的逻辑,是四合一后1200万,正好满足4K拍摄3840*2160的需求。而4800万或者5000万,可以满足8K拍摄的需求。整个CMOS的面积利用可以最大化。

锁定0.7微米-0.8微米单位面积的逻辑,是强光下0.8微米足够了,再大画质也没有突破,而弱光可以四合一。这种逻辑可以实现强光下画质的最大化。

GN2显然是第一种逻辑下的结果,在最高分辨率下的画质,5000万也许不及1亿,但是在视频上,5000万会有比较大的优势。

理论上,1寸左右2亿像素是最佳选择,因为2亿像素,可以按照四合一,出5000万像素,实现8K视频面积利用最大化,16合一出1250万像素,实现4K视频面积利用最大化。同时2亿的绝对像素数可以获得比5000万更多的细节。

也许,三星下一代会有1寸底2亿像素的产品。

镜头和ISP的匹配

在小米刚刚使用1亿像素的时候,全像素拍照是非常缓慢的,这还是小米已经压缩了出图,没有保留足够多细节的情况下。

后来到了小米11,在骁龙888下,1亿像素就可以正常使用了。

在2020年,各家大CMOS手机普遍出现了边缘画质严重下降的情况。这是镜头不匹配造成的。但是到了2021年,各家的镜头模组都进步了。

在镜头厚度方面,厂商通过对背面的设计,多次凸出,让手机镜头的凸出不过于突兀。有厚度保证,画质也就有保障了。

目前,对于4800万或者5000万来说,镜头和IPS技术已经很成熟了。只要手机厂商不是太离谱,这类产品的画质是可以保证的。

而超过1亿的高像素,除了镜头匹配之外,视频如何利用CMOS面积也是难题,1.08亿像素原生支持的是6K拍摄,4K、8K都需要转换才行。

所以,目前的产品路线,锁定4800万或者5000万,增加单位CMOS面积会是一条捷径。

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