ISOCELL傳感器卷土重來 提升性能價格比的殺手锏

在過去提起手機領(lǐng)域的CMOS傳感器，索尼旗下的IMX系列一直都是更高品質(zhì)的代名詞，而三星旗下的ISOCELL則始終屈居于后（圖11），屬于稍遜一籌的存在。如今，三星的逆襲時間已到。

4800萬像素索尼稱王

智能手機專用的CMOS傳感器主要來自索尼（IMX）、豪威（OV）以及三星（ISOCELL），在4800萬像素和更早的時代，索尼IMX系列的口碑最好。以主打4800萬像素攝像頭的Redmi Note 7為例，其標(biāo)準(zhǔn)版就選用了ISOCELL Bright GM1，而Redmi Note 7 Pro卻用上了IMX586；黑鯊2采用ISOCELL Bright GM1，黑鯊2 Pro換成IMX586；vivo X27低配版用ISOCELL Bright GM1，高配版換成IMX586.。..。.類似的情況數(shù)不勝數(shù)，但從中我們不難看出，無論是在廠商還是用戶眼中，索尼IMX586就是比ISOCELL Bright GM1“更香”（圖12）。

原因很簡單，這兩個傳感器雖然都將Quad Bayer陣列擴大到了4×4，并且以2×2的方式將RGB相鄰排列，但由于底層的結(jié)構(gòu)不同，三星GM1只能直出1200萬像素的照片，4800萬像素模式需要借助AI軟件算法的形式實現(xiàn)；而索尼IMX586則支持4800萬像素照片的直出，這就是它們之間的最大差異（圖13）。

和三星GM1通過AI軟件算法輸出4800萬像素照片相比，索尼IMX586硬件直出4800萬像素照片的速度更快。但是，IMX586在4800萬像素模式下，單個像素面積只有0.8μm，這意味著只有光線充足的戶外場景才能保證成像質(zhì)量，在光線不足時強制使用該模式拍照會因單像素包含的信息過少而嚴(yán)重影響畫質(zhì)細(xì)節(jié)。

火速鏈接

如果你對索尼IMX586和三星ISOCELL Bright GM1的底層技術(shù)感興趣，可參考本刊2019年第5期《4800萬像素看世界 淺析更高分辨率的手機攝像頭》這篇文章。

來自超億像素的誘惑

就在索尼IMX最高像素還停留在4000萬和4800萬像素之際，三星卻搶先一步帶來了1.08億像素的手機專用的CMOS傳感器——ISOCELL Bright HMX（圖14），而它的具體型號又稱“S5KHMX”，如果你想更加直觀地了解三星最新ISOCELL傳感器的型號和對應(yīng)規(guī)格，可以參考下表的匯總對比（表1）。

ISOCELL Bright HMX是三星和小米聯(lián)合研發(fā)，并由小米MIX4首發(fā)

ISOCELL Bright HMX最大的特色，就是像素值達(dá)到了破天荒的一億零八百萬像素，像素數(shù)量比次一級的6400萬像素傳感器提高了1.6倍，是手機史上圖像傳感器行業(yè)的最高紀(jì)錄。同時，這顆傳感器的尺寸也達(dá)到1/1.33英寸，同樣是以Android/iOS為代表的智能手機歷史上的最大值。作為對比，索尼IMX586的傳感器尺寸為1/2.0英寸，更高端的IMX650傳感器（主要用于華為P30系列手機）尺寸也不過1/1.7英寸，ISOCELL Bright HMX這次將“底大一級壓死人”的優(yōu)勢貫徹到了底（圖15）。

經(jīng)常關(guān)注CFan的讀者可能還記得，在手機圈中，保持傳感器尺寸紀(jì)錄的手機型號其實是諾基亞808 PureView，其傳感器尺寸高達(dá)1/1.2英寸。但是，這款手機為了塞下這顆4100萬像素的大底鏡頭，相機模組的厚度非常驚人，放在以纖薄為美的當(dāng)下，這種設(shè)計簡直“反人類”。ISOCELL Bright HMX的1/1.33英寸雖然沒有打破808 PureView的紀(jì)錄，但對相機模組的尺寸和厚度要求卻大幅放低，可以完美嵌入7mm~10mm左右厚度的手機體內(nèi)。

我們都知道，單位像素面積的大小決定了傳感器的感光能力，單位像素面積越大，可以在相同時間內(nèi)捕捉到更多的光（圖16），在暗光下拍照可以顯著降低畫面噪點。但是，單位像素面積過大，在白天光線很足時拍照卻又容易出現(xiàn)過曝現(xiàn)象，較小的單位像素面積反而可以在白天捕捉更多畫面的細(xì)節(jié)。

ISOCELL Bright HMX和早期的GM1和IMX586一樣，都面臨著單位像素面積過小的尷尬，0.8μm遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳感器領(lǐng)域主流的1.2μm~1.5μm的水準(zhǔn)。此時，就輪到一項名為“Tetracell”（對應(yīng)索尼的Quad-Bayer）的技術(shù)登場了。

在光線較好的環(huán)境中，0.8μm的單位像素面積拍照效果極佳（圖17）；弱光環(huán)境下拍照時，無論是三星GM1、GM2、GW1還是HMX，都可以利用Tetracell（索尼系對應(yīng)Quad-Bayer）技術(shù)將四個相鄰像素合并成一個等效1.6μm的大像素（圖18），再結(jié)合智能WDR（寬動態(tài)范圍）功能，后者在一次拍攝中可進(jìn)行多次曝光，從而讓亮區(qū)和暗區(qū)都呈現(xiàn)更出色的細(xì)節(jié)。

在光線好的環(huán)境下利用重新拼貼算法可輸出1.08億像素的照片

暗光條件下可提供2700萬像素的更亮照片

得益于更高的像素，ISOCELL Bright HMX可以進(jìn)行分辨率為6K（6016×3384像素）、幀率達(dá)到30FPS、同時不影響視角（Field of view）的專業(yè)級視頻拍攝能力。在海邊等強光環(huán)境下，該傳感器還能利用智能ISO技術(shù)自動修正亮度，提高色彩還原能力。此外，ISOCELL Bright HMX還支持Dual Pixel和超級PD對焦技術(shù)，即使在弱光環(huán)境下也可以識別快速移動物體的距離，從而實現(xiàn)更快速、更準(zhǔn)確的自動對焦。同時，3層堆疊的快速讀出傳感器 （FRS） 可高速捕捉全高清視頻畫面（圖19）。

作為三星旗艦級的傳感器，ISOCELL Bright HMX的成本肯定不低，而小米旗下的MIX4則有望成為它的首發(fā)機型。按照小米品牌的價格走勢，MIX4的起價不會低于3000元，此次甚至可能直接突破3500元大關(guān)。這意味著，很多預(yù)算有限的用戶都無法在第一時間體驗到來自超億像素攝像頭的拍照體驗。

還是6400萬更實際

除了ISOCELL Bright HMX，三星還推出了一顆6400萬像素的傳感器——ISOCELL Bright GW1（圖20），它可以拍攝9248×6936像素的照片，比4800萬像素多獲得近34%的光學(xué)信息。同時，這顆傳感器的尺寸進(jìn)一步提升到了1/1.72英寸（圖21），已經(jīng)達(dá)到了索尼旗艦級IMX600和IMX650傳感器的水準(zhǔn)，結(jié)合四合一像素技術(shù)帶來的等效1.8μm單位像素面積，其夜拍表現(xiàn)得以進(jìn)一步提升。

最關(guān)鍵的是，ISOCELL Bright GW1支持6400萬像素照片的直出，并引入了很多更先進(jìn)的技術(shù)（圖22）。從三星官方的資料來看，GW1同樣支持智能ISO技術(shù)則可根據(jù)光照環(huán)境智能調(diào)整相機狀態(tài)，以實現(xiàn)最佳光電信號轉(zhuǎn)換。此外，它還采用了更新的材料代替像素間金屬屏障的ISOCELL Plus技術(shù)，可實現(xiàn)更好的色彩保真，并將感光度提升15%。在拍攝全高清60FPS視頻時，能實時處理并預(yù)覽HDR（高動態(tài)范圍圖像）效果，讓錄像時也能看得清錄的到。作為一款快速讀出傳感器，GW1還支持大量幀數(shù)的快速傳輸，它可以在4K模式下以60FPS錄制視頻，或是在全高清制式下完成高達(dá)240FPS的錄像任務(wù)。

令人欣喜的是，ISOCELL Bright GW1并沒有成為眾多新品用于“提價”的武器，反而成為進(jìn)一步提升性能價格比的殺手锏。以Redmi Note 8 Pro為代表的新品已經(jīng)將GW1打入到了1399元價位（圖23），realme品牌旗下的高性價比新品也蓄勢待發(fā)，這顆更高像素的傳感器在年底前也許就會成為絕大多數(shù)1500元以上價位新品的標(biāo)準(zhǔn)裝備。

總之，ISOCELL Bright GW1和HMX的誕生有望讓智能手機攝像頭進(jìn)入新一輪的像素競賽中，當(dāng)索尼和豪威也殺入這片戰(zhàn)場后，手機拍攝的照片將具備秒殺單反相機的分辨率。但是，這又將回到本文初始的問題：對手機而言，更高像素真的代表更好的成像質(zhì)量嗎？
編輯：hfy