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  手機相機系統由鏡頭、傳感器、光圈和ISP(圖像信號處理器,一般集成在SoC中)等部件構成,結合軟件算法,這幾點的優劣基本決定一部手機的拍照性能。硬件方面,由於體積和成本限製,手機的鏡頭和光圈並玩不出什麼花樣,所以傳感器的重要性就更加突出。

  出於成本、產品定位和外形設計(鏡頭突起)的考慮,手機廠商會在不同機型上使用不同的圖像傳感器。本文將會給大家介紹一下主流傳感器的參數,參數對成像的影響,以及都被哪些手機採用。

  傳感器參數的意義

  有效像素、傳感器尺寸和(等效)單位像素尺寸是手機相機傳感器的核心參數。

  傳感器尺寸影響什麼?

  忽略軟件算法和其它因素,傳感器尺寸越大越好。因為傳感器大小決定了有多少光被捕捉。拍照時,傳感器上每一個像素都紀錄“光信息”,傳感器尺寸大意味著更豐富的信息。

  這也就意味著“大底”傳感器能帶來更高的動態範圍、更廣的ISO範圍和更少的噪點。直接表現就是明暗條件複雜場景下更好的曝光和細節還原,以及暗光環境下更好的曝光和噪點控製。能在暗光和明暗條件複雜場景下表現優秀的話,手機在其它場景下的表現也不會差。

  此外,在其它參數和拍攝條件(距離)一致的情況下,傳感器尺寸越大,越能實現物理背景虛化。不管算法摳出的虛化照片有多好,都不如物理虛化來的自然。大多數手機傳感器尺寸都不大,所以只能在很近的距離拍出物理背景虛化照片。PanasonicDMC-CM1是傳感器尺寸最大的手機,1英吋的傳感器能在不是很近的距離拍出漂亮的物理背景虛化照片。

  然後,在其它參數(鏡頭焦距)和拍攝條件(距離)一致的情況下,傳感器尺寸越大,成像的視角就越大。對於小尺寸傳感器設備來說,需要視角更廣(焦距更短)的鏡頭,才能實現合適的視角。

Lumia 1020鏡頭突起顯著,1/1.5英吋傳感器大於99%的手機
Lumia 1020鏡頭突起顯著,1/1.5英吋傳感器大於99%的手機

  大尺寸傳感器的缺點是佔用空間大。因為不僅傳感器本身大,大尺寸傳感器也需要大尺寸鏡頭來覆蓋。鏡頭和傳感器都大的話,手機的厚度和鏡頭突起的體積就會不可避免地變高,也會佔用手機其它部件的空間。選用什麼尺寸的傳感器一直是手機廠商需要權衡的。

  單位像素尺寸影響什麼?

  單位像素尺大小決定了傳感器的感光能力,越大意味著更好的暗光拍攝能力,最直觀的表現是噪點水平。

  單位像素尺寸=傳感器寬度/照片解像度寬度

  從公式可看出,有效像素、傳感器尺寸和單位像素尺寸是互相影響的。如果一個傳感器的單位像素尺寸大,那一般情況下它的傳感器尺寸就不會小。但有些傳感器像素太高,這時傳感器體積再大也避免不了單位像素尺寸的渺小。這時就會用到素四合一,用四個小像素合成一個大像素,把像素數量降到原來的四分之一。儘量用夠大的等效單位像素尺寸來彌補小像素感光能力不足的劣勢。

  有效像素影響什麼?

  有效像素越大,解析度越高,照片細節更清晰。

IMX586 4800萬像素放大更清晰(圖源:SONY)
IMX586 4800萬像素放大更清晰(圖源:SONY)

  但由於大像素會造成單位像素尺寸低下,所以在非光線充足的場景下,高像素拍出的照片噪點會相對明顯。目前解決高像素傳感器暗光噪點的方法是剛剛提到的像素四合一,下文也會介紹到採用該技術的傳感器。

  主流型號參數一覽

  Sony和Samsung統治了智能手機的圖像傳感器市場,其中Sony市場份額最大,幾乎所有主流手機都搭載了Sony的傳感器。下圖就是2015年之後(不包括2015年)發佈的主流手機搭載過的相機傳感器主要參數。

採用各型號傳感器的手機都有哪些?
採用各型號傳感器的手機都有哪些?

  根據產品定位、主打功能、產品設計和供應鏈情況,手機廠商會決定產品所選用的傳感器型號,並與之匹配相應的軟件算法。看完主要參數後,我們來看一看有哪些機型採用了參數表中的相機傳感器,以及傳感器們的大致表現。

  IMX362

  IMX362是一款高端傳感器,主要被應用於2017年的旗艦機上,比如GooglePixel 2系列、努比亞Z17S、vivo Xplay6和HTC U11等。但由於競爭的激烈,不少中端機也搭載了IMX362,比如魅族M15、魅藍E3、AsusZenfone 3 Zoom和Moto Z2 Play等。

  GooglePixel 2系列稱雄了2018前三個季度手機的拍照。雖然Google的算法功不可沒,但這也從側面證明了IMX362過硬的素質和大量的潛力。

  IMX363

  IMX363是IMX362的升級版,主要參數一樣。同時IMX363也是2018年最被人熟知的傳感器,因為目前大部分旗艦機或以拍照見長的手機都搭載了IMX363,比如GooglePixel 3系列、小米8、vivo NEX、堅果Pro 2S和NokiaX7等。其中最後兩款機型都是主打拍照的中端機,這進一步體現了廠商對於高端傳感器下放中端機策略的肯定。

  剛提到的這幾款機型都在相應的價位提供了最頂級的拍照能力,IMX363的素質值得肯定。

  IMX333

  Samsung一直都有找Sony為自家旗艦定製相機傳感器的傳統,IMX333就是為SamsungGalaxy S8系列定製的傳感器,之後也被Galaxy Note8所採用。在Samsung算法的加持下,IMX333也是表現出了極強的實力,尤其是夜視儀般的夜拍。

  從主要參數上看,IMX333和IMX362、IMX363一樣。Sony給SamsungGalaxy S7系列定製的IMX260就和IMX362、IMX363有著千絲萬縷的聯繫。雖然一般情況下新的傳感器都有更好的表現,但是這幾款不同時間面世的傳感器還是共享了很多基因。

  IMX345

  IMX345是Samsung找Sony為Galaxy S9系列定製的三層堆棧式傳感器,之後也照例給了下半年旗艦Galaxy Note9。IMX345這個傳感器本身素質就很優秀,但它最大的亮點是內置了DRAM。DRAM是動態隨機存儲器,和電腦上的內存、顯卡的顯存類似。在相機傳感器上,加入DRAM的目的是實現幀數更高的視頻錄製。

  在DRAM的幫助下,IMX345能讓SamsungGalaxy S9系列和Galaxy Note9實現720P解像度的960fps超級慢動作視頻。

  IMX400

  在SamsungGalaxy S9系列和Galaxy Note9之前,Sony就已經有兩代手機具備960fps超級慢動作視頻的拍攝能力。SonyXperia XZ2系列和XZ3更是可以實現1080P解像度的960fps超級慢動作視頻錄製。這都要歸功於世界首款內置DRAM的手機三層堆棧式傳感器IMX400。

  傳統背照式傳感器有兩層:照射像素和信號回路處理,IMX400在這兩層之中加入了DRAM層。

哪款手機用哪個?相機傳感器型號及參數解析 4

  從2017年2月開始,Sony發佈了Xperia XZs、Xperia XZ Premium、Xperia XZ1、Xperia XZ1 Compact、Xperia XZ2、Xperia XZ2 Compact、Xperia XZ2 Premium和Xperia XZ3八款手機,它們都使用了IMX400作為主鏡頭傳感器。

  從參數上看,IMX400的傳感器尺寸比上文提到的一眾高端傳感器都大,但由於像素較高,IMX400的單位像素尺寸並不占優。可綜合來看IMX400性能依然強悍,算是Sony給自家機型開的小灶。

  IMX378

  IMX378是2016年規格最好的傳感器,採用它的手機有在當年稱雄DxOMark排行榜的GooglePixel系列和性價比旗艦小米5S。和2015年的IMX377一樣,IMX378也被應用到了手機外的其它設備,比如卡片機。

  IMX380

  IIMX380可以被看成是IMX378的升級版,兩者參數一致。和Sony特供IMX400比的話,IMX380有著和IMX400一樣的大底,有著比IMX400還高的單位像素尺寸,性能非常給力。從搭載IMX380手機的成像能力來看,IMX380確實是目前綜合性能最強的、開放使用的高端傳感器。

  搭載IMX380的代表性手機有魅族15系列、魅族16th系列、魅族16X和華為P20。這幾款手機都在相應價位提供了頂級的拍照體驗。

  IMX600

  IMX600是華為為了奠定手機拍照領軍地位和Sony聯合打造的。1/1.7英吋的傳感器尺寸只比“上古時代”的Nokia808 PureView、Lumia 1020和PanasonicDMC-CM1小,是當代主流手機之最。

哪款手機用哪個?相機傳感器型號及參數解析 6

  P20 Pro和Mate 20 Pro能夠直出4000萬像素的照片(解像度7296 x 6472),但由於此時的單位像素尺寸只有1微米,所以4000萬模式只適合光線充足的拍攝環境。

  好在這兩款手機還有1000萬像素模式(預設開啟),拍攝1000萬像素(解像度3648 x 2736)照片時,像素四合一技術會帶來2微米等效單位像素尺寸,在光線條件不理想時帶來了頂級表現。

  實際表現來看,華為P20 Pro和Mate 20 Pro都是毫無疑問的頂級。可惜IMX600被華為獨占,否則我們也許能看到其它廠家的算法給IMX600帶來的不同效果。

  IMX586

  IMX586是現在最火的傳感器,延續了被華為獨占的IMX600的思路,給其它廠商開放了大底、高像素、具備像素四合一技術。

  IMX586的1/2英吋傳感器尺寸只比IMX600小,像素四合一帶來的1.6微米等效單位像素尺寸也很給力。如果調教得當,手機端有史以來最高的4800萬像素能帶來很高的解析度(光線充足條件下)。

  目前搭載IMX586的手機有華為nova 4、榮耀V20。小米在不久前的發佈會上也曾表示年後發佈的紅米Note 7 Pro將會用上這顆CMOS。

  IMX519

  IMX519是OPPO和Sony定製的傳感器,首發在OPPO R15上,之後也出現在了OPPO Find X、OPPO R17、一加6和一加6T上。傳感器參數平平,但經過不錯的優化,IMX519還是在這些機型上呈現了符合產品定位的成像素質。

IMX350
IMX350

  IMX350是一款被許多機型採用的傳感器,由於性能較差,被不少機型當成了後置相機的副攝,比如魅族15系列和魅族16系列。

  IMX350也被當成過主攝,但這不意味著就IMX350主攝的手機拍不出好照片。從市場表現來看,在兩、三年前剛被採用時,結合優秀的算法,IMX350可以拍出符合當時旗艦拍照手機水準的照片。

  IMX386

  IMX386是魅族找Sony定製的,首發在了2016年的魅族MX6上,後期也開放給了其它廠家。搭載IMX386的機型有魅族Pro 7系列、魅族MX6、小米MIX 2、小米6、小米Note 3和堅果Pro 2等,多為中、高端機型。和不起眼的參數一樣,IMX386的表現不是很出彩,但也不算差。

  IMX486

  IMX486和IMX386是近親,性能基本差不多。搭載IMX486機型有小米6X和AsusZenfone Max Pro M2等,這兩款機型都是2018年優質千元機。

IMX376
IMX376

  雖然參數平庸,但是IMX3767是文中三款採用像素四合一技術的傳感器之一,但合完之後像素就變成了500萬。所以IMX376基本都被作為後置相機的第二鏡頭或前置鏡頭,比如小米6X(後置第二鏡頭)和魅族15系列(前置)。

  IMX351

  IMX351是文中參數最差的傳感器,但也是最有意思的。因為最著名的採用IMX351傳感器的手機是旗艦機——和SamsungGalaxy S/Galaxy Note系列對標的LG V30和LG G7 ThinQ。但出乎意料的是,LG G7 ThinQ的拍照能力竟然還相當不錯,可見算法有多麼重要。

  其它搭載IMX351傳感器的手機有HTC U Play和AsusZenFone 4 Pro(副攝)。

  傳感器只是拍照性能的一環

  雖然前面說了那麼多傳感器規格對成像的影響,但大家依然要明白,決定手機成像效果的因素還有很多。比如ISP、防抖、光圈、鏡頭和軟件算法等,其中軟件算法影響很大(算法的力量:如何讓3年老機勝今年旗艦)。

  假設一部手機的傳感器頂級,但軟件算法很差。那麼這部手機就不能充分挖掘傳感器性能,最終成像效果只能算是不錯。反過來,在頂級拍照算法的加持下,傳感器性能稍微不錯的手機能也拍出頂級的照片。所以傳感器只能決定手機拍照性能的上、下限,最終拍照能力具體落在什麼高度還要看算法。