面积传感器 天差地别,手机相机CMOS传感器实际面积对比
天差地别,手机相机CMOS传感器实际面积对比
在手机发布会上,相机总是会占据大量篇幅,“1/1.56英寸、1/2英寸”这些都是大家耳熟能详的说法,但实际上类似“1/XX英寸”的并不直观,导致大家难以感受到CMOS之间的面积差异。
故本文罗列并计算了常见CMOS尺寸的实际面积,方便大家直观对比不同年代、不同定位的CMOS实际面积差距。千言万语,不如看表:
主流CMOS尺寸对比图↑
备注:
“1/XX英寸”指代的是CMOS传感器对角线的长度;
单位像素尺寸是指像素的长或宽,单位是微米(μm);1000,000μm=1m;
通过“像素数目 x 单位像素面积(单位像素尺寸的乘积)”可求出传感器的大概面积。
主流CMOS尺寸对比折线图↑
“1/XX英寸”这套体系过于老旧,导致大家可能对很多“冷知识”视而不见:大家误以为从1/2.3英寸到1/2英寸是巨大的进步,但实际上面积只增长了5%;
手机拍照发展8年之后,旗舰主流的IMX766,面积是2014年IMX214的3倍,却只有GN2的一半大;
从2014到2019的6年间,主流CMOS面积增长81%(IMX586是IMX214的1.8倍);
从2019到2022的4年间,主流CMOS面积增长63%(IMX776是IMX586的1.6倍);
CMOS面积提升幅度最大的年份是2021年,年初有小米11 Ultra的GN2,随后有1英寸底的夏普R6及姐妹机徕卡LEITZ 1;
2018年,从1/2.55和1/2.3英寸跃升到1/1.7英寸;2019年,1/1.3英寸级的HMX出现,然后主流旗舰进入了牙膏阶段,1/1.56英寸IMX766攻城略地,而它已经快3岁了;
对了,4130万像素,1.4μm,1/1.2英寸传感器的诺基亚808 PureView,是2012年的手机。
手机与相机的传感器差别↑
关于“1/XX英寸”的概念,在@相机笔记et 的在5月11日的文章中已经做得很浅显易懂,这里简单概括一下并直接说结论:
“1/XX英寸”是个沿袭的单位,其最早用于表示电视摄像机的摄像真空管的大小;网络上“1/XX英寸是图像传感器外接圆周长的一半”的说法是不正确的;
这里的“英寸”不是常见的“1英寸=25.4mm”,而是会 在1英寸=16mm和18mm之间摇摆。在1/2.3英寸及以下“每英寸”分别对应18mm,而从1/2英寸开始则是对应16mm;
图源↑@Edclub
但就像现在全世界通行的QWERTY键盘布局一样,虽然它们早就不适应现代的使用情景,但却因为惯性一直“将错就错”沿用至今。大家可能这就能理解,为什么乔布斯会对传统键盘深恶痛绝(当然,他主要是想简化传统键盘,而不是革新按键布局)。
「摄影101」:传感器真的是越大越好吗?
说完了卡口的那些事,我们终于要来到相机真正的一大核心组件——传感器。在摄影圈里有这样一句经典得不能在经典的“金句”——“底大一级压死人”。这里说的“底”就是所谓的传感器。咱们今天的文章就要讨论一下,底大一级压死人这句话到底对不对,或者说,相机传感器真的越大越好吗?
谈大小之前,不妨先来简单了解一下相机上的那块传感器吧。相机上的图像传感器是一种将光信号转变为电信号的组件,目前常用的传感器有两类:CCD(感光耦合器件)和CMOS(互补式金属氧化物半导体),关于这两样的具体分析有些复杂,本文暂时不讨论。简单来说,我们现在所用的相机也好,手机也好,均使用的是CMOS。
不同传感器的大小区别
在相机领域,你可能会听到这样的一些名词:一英寸、M4/3、APS-C、全画幅、中画幅等等,他们的根本不同就在于传感器的大小:比如APS-C画幅的传感器尺寸为23.6mm×15.7mm,全画幅则为36mm×24mm。
单看这点,其实道理很简单,像素相同的传感器,传感器尺寸越小,单位像素面积越小,接受光信号的能力越差,于是信噪比降低——最直接的反馈就是画质,特别是高感光度情况下的画质劣化将会更加严重。反之,传感器越大,照片的质量越好,细节更加丰富。可以说,传感器的尺寸是画质的决定性因素之一。
但是这一点也有一个大前提——以相同技术和工艺水平为前提。就像CPU会有制程和架构上的升级,传感器也是如此。打个比方,你可能看见的只是一块2400万像素全画幅传感器,但实际上同像素的传感器也会有迭代发展,会有不同的型号,加入不同的功能等,同像素不同代传感器在画质上有区别也并不奇怪。
D800与D810虽然都为3630万像素级别,但使用了不同的传感器,后者高感效果明显更佳
技术层面,相信大家最常听见的一项技术就是背照式传感器,这是由传统的前照式传感器进化而来,在前照式传感器中,感光二极管位于电路晶体管后方,进光量会因遮挡受到影响,而背照式传感器则把他们两个调转了位置,光线首先进入感光二极管,从而增大感光量,进而提升在低光照条件下拍摄效果。而更进一步的则是堆栈式传感器,不过堆栈式更多是提升了传感器的“速度”,我们这里就不多谈了。
其实吧,笔者认为,“传感器是不是越大越好”更像是一个伪命题,脱离需求谈性能是不切实际的,比如只是平常记录生活的用户而言,全画幅已经是天花板,而那些需要拍摄雄伟风景的摄影师,带一个一英寸的卡片机着实有些不太合适。而且APS-C画幅、M4/3系统自带了裁切系数在某些题材的拍摄中,反倒会起到帮助拍摄的作用。其实归根结底,如果单看传感器本身,那确实是越大越好,毕竟画质的好坏是取决于传感器大小的。但是伴随着小型化趋势的增强,抛开价格和需求因素,在性能能够满足需求的前提下,对于基数更加广大的普通用户而言,谁会不喜欢“小而美”的产品呢?更何况伴随着算法的加强,“计算摄影”也成为一个新兴发展的趋势,通过算法来弥补硬件上的不足,也不失为一种解决方式。
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