面传感器 索尼IMX型号传感器大盘点 谁是成像之王
索尼IMX型号传感器大盘点 谁是成像之王
目前索尼在手机摄像头传感器的市场上几乎处于统治地位，基本大部分的旗舰手机都采用索尼的相机传感器，但由于目前包括索尼、OminiVision、三星这些传感器厂商的命名比较混乱，每一款产品的数字型号让普通消费者无从知晓其具体的含义，像IMX214、IMX298、IMX378等等型号究竟有何差距呢？本篇文章就来解析一下索尼各个传感器的差别。
介绍传感器之前，首先要了解一下什么是像素。相当大的一部分用户群体认为，像素是组成屏幕的一个个小点点，像素越高拍照效果越清晰，成像也就越好。这种理解是错误的，像素仅仅只是分辨率的尺寸单位，而不是画质，例如某手机商家大力宣传像素提高到1400万，意思也仅仅是“用我家手机拍出来的照片可以洗两三米那么长”罢了。
那到底画质和什么有关呢？几个重要的因素：镜头的材质和结构设计、光圈类型、内部软件图像算法、更重要的也就是本篇要讲的：感光元件的大小。
感光元件从字面上看，和光有关系，画质的好坏取决于感光元件捕捉到的光子多少来决定，感光元件越大，可捕捉的光子越多，感光性能越好，能够带来更细腻的画质，分辨率自然就越高。而为什么说和像素的多少和画质无关呢？
这里可以把感光元件理解为承载像素的一个载体，有一支能写一万个字的笔，拿它写在一张小名片上，很挤，写在一张A4纸上，很宽敞。载体越大，性能也越好。同样，在两张A4纸上写字，字写的特别大，写不了多少就写满了，反之字写的很小，会写的特别多，字与字之间相对也十分拥挤。 像素也一样，在感光元件面积一定的情况下，像素越高，pixel size（单个像素尺寸）就越小，理论上图像的噪声越大，动态范围幅度更小，并且可能受到弥散圆的影响，即像素之间的互相影响。
理论上Pixel Size（单个像素尺寸）越大成像
反之，pixel size越大，图像的噪声和动态范围也就可以控制的更好，而且受弥散圆的影响也更小。苹果此前一直采用800W的低像素，很大的原因就是为了保持大pixel size。
再举个例子：一共有一百个人，住在一个50平的小草屋里，很挤，住在一个8000平的大城堡里，很宽裕，两个房子都可以住得下100个人，如果你要从字面上“能住一百个人的房子”是判断不出这个房子的大小的。
这也是为什么苹果的800W像素比其他1200W像素的手机拍照效果要好，500W像素的单反照样秒杀1600W的手机相机，很大的原因就是因为它的房子（感光元件）大，并且它住的人（pixel size）也够大够胖，把房子撑起来了。
全画幅感光元件与手机感光元件面积对比
现在大部分手机常见的CMOS像素尺寸为1.12微米，而作为单反相机的D800像素尺寸是4.88微米，感光元件更是大于手机数倍。
像素的尺寸不是固定的，它的排列顺序也不唯一。 例如普遍的RGB子像素排列、RGBW技术排列、Pentile排列等等，这种排列方式的改变也可以提高画面的分辨率和拍照体验，但更重要的还是取决感光元件的大小。
像素的几种排列方式（图片引自百度百科）
感光元件是相机的核心，也是关键的技术，目前主要有两种感光元件：一是CDD（电荷耦合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。虽CCD成像更为优异，但只有少数几个厂商例如索尼。松下等掌握这种技术，而且其制造工艺复杂，价格成本昂贵，而CMOS的制造成本和功耗要低于CCD不少，所以如今的大多数摄像头生产厂商采用的是CMOS感光元件，并且它被看作是未来的成像器件，手机上的传感器也全部属于CMOS感光元件。
得知了影响画质的因素，再来比较索尼IMX传感器孰强孰弱一目了然，虽然结构上的升级可以在对焦速度、噪点控制、以及色彩表现上略有升级，但是其关键因素还是要比较CMOS尺寸的大小。
SONY CMOS规格天梯图
从天梯图来看，小米5S及Google Pixel配备的索尼IMX375传感器在CMOS尺寸上具有绝对的优势，单位像素面积也大，尽管只有1200万像素，成像效果理论上依旧要优于下面型号的手机。
IMX378和其他型号面积大小对比（图片引自中国经济网）
但小米5S并非目前CMOS尺寸最大的智能手机，例如2012年MWC上诺基亚发布的一款具有4100万像素卡尔蔡司摄像头的手机808 PureView，该机CMOS传感器达到1/1.2英寸，可以说是震撼全球，2014年9月，松下在德国Photokina 2014展会上发布了当时最强的手机摄影王者——Lumix CM1，其传感器尺寸更是达到了前所未有的1英寸的“变态”级别，这么大CMOS尺寸也导致松下Lumix CM1的镜头异乎寻常的大。
松下Lumix CM1（图片引自phonearana）
看完本篇文章相信你对CMOS和像素之间的关系有了更进一步的了解，当然手机成像也离不开光圈大小、镜片质量以及软件处理等因素。当你在观看某智能手机新品发布会，又听到主持人高喊：这次的新品像素又提升到XX千万时，可以理直气壮的说“几千万又怎样，谁知道你的‘房子’有多大呢？”
监控图像传感器终于开始卷更大靶面？
电子发烧友网报道（文/周凯扬）纵观整个图像传感器市场的发展，我们发现在消费级/专业级相机，以及手机摄像头等应用上，相关的图像传感器技术飞速演进。反观出货量同样可观的监控用图像传感器，出于成本等因素考虑，却始终创新有限。然而，近一段时间，我们也开始看到更大靶面的监控图像传感器面世，为这个市场带来新的生机。
对于监控图像传感器而言，高动态范围、低噪声、最低照度和近红外增益等，是最为关键的硬件参数。然而要想实现这些指标，除了传感器本身的结构和电路设计之外，更大的靶面也是一种可行的设计方案，“底大一级压死人”的说法在任何图像传感器上都成立。
思特威
去年3月，思特威发布了全新的高端超星光级大靶面8MB图像传感器SC880SL。SC880SL的基于BSI工艺打造，结合思特威的SmartClarity-2和SFCPixel专利技术打造，其物理尺寸已经接近了一英寸，达到1/1.2"。
1/1.2"下的8MP像素，也就意味着单位像素面积达到了2.988μm。随着单位像素的感官面积更大，SC880SL也能在暗光环境下实现全彩的夜视影像。依照索尼提出的安防图像传感器暗光图像质量指标SNR1s，SC880SL可以做到低至0.18lux，甚至超过了同规格的堆栈传感器。
也正是因为更大的靶面，SC880SL可以实现更高的满井电子容量，配合动态行交叠HDR技术，即便是在4K30FPS的输出下，动态范围也可以达到100dB以上。随着思特威已经成功研发出SmartClarity-3技术，相信SC880SL的下一代大靶面产品会有更好的性能表现。
索尼
CMOS图像传感器领头羊索尼半导体，也于近日发布了超大幅面的安防用传感器，IMX811系列。IMX811系列拥有4.1英寸的超大幅面，总像素量高达2.619亿，有效像素量高达2.47亿，目前索尼给出了AAMR（黑白）和AAQR（彩色）的版本。如此大的幅面甚至已经超过了市面上最大幅面的消费级相机产品，但这么大的幅面也是有所妥协的。
IMX811系列最高集成了16bit AD转换器，不过在全像素读取模式下，即便是堆栈传感器，其16bit读出速度只有5.3fps，12bit下读出速度也只有12.4fps。尽管IMX811也支持其他像素合并和下采样的读出模式，但很显然IMX811的读出速度有限，难以做到传统的全像素25/30fps记录。
不过对于这样大靶面高像素的安防摄像头图像传感器来说，其主要还是用于低照度下的细节记录，并非用于高帧率的连续记录。至于这么大靶面的堆栈式图像传感器，其良率和成本上的挑战才是最大的，很难在消费级的安防监控应用上得到普及。
写在最后
随着AI分析和处理技术逐渐渗透到安防监控领域，也对图像质量提出了更高的要求，比如4K（8MP）的分辨率，以及更高动态范围、更低噪点的图像记录等。随着工艺成本降低良率提升，更大的靶面无疑会成为未来安防图像传感器的新发力点。
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