最大傳感器三星GN2發(fā)布，未來(lái)CMOS會(huì)如何發(fā)展

　　日前，三星就發(fā)布了手機(jī)歷史上最大底的傳感器——ISOCELL GN2。

　　和上代ISOCELL GN1相比，GN2的像素值依舊是5000萬(wàn)像素，但它的傳感器尺寸卻從1/1.31英寸進(jìn)一步提升到了1/1.12英寸，這個(gè)數(shù)值超越了索尼為華為定制的IMX700和多年前的諾基亞808，成為了目前面積最大的手機(jī)CMOS。

　　在數(shù)碼拍攝領(lǐng)域，有一個(gè)說(shuō)法是“底大一級(jí)壓死人”這里所謂的“底”就是傳感器面積，理論上傳感器面積越大，能夠采集的信息越多，照片的畫質(zhì)也就更好。

　　2019年，智能手機(jī)開始像素大躍進(jìn)，從1200萬(wàn)跳到4800萬(wàn)，6400萬(wàn)，1.08億，2020年，智能手機(jī)CMOS面積開始進(jìn)化，IMX700已經(jīng)進(jìn)化到了1/1.28寸。

　　如今，1/1.12的GN2推出，搭載GN2的小米11Pro也即將上市。新手機(jī)會(huì)有更好的畫質(zhì)嗎?未來(lái)手機(jī)CMOS會(huì)如何發(fā)展呢?我們來(lái)看一下。

　　ISOCELL GN2的實(shí)力

　　三星的ISOCELL GN2屬于上一代ISOCELL GN1的升級(jí)產(chǎn)品，這個(gè)系列的像素值是5000萬(wàn)，但是單位像素面積在增大。

　　ISOCELL GN2的單個(gè)像素尺寸也從GN1的1.2μm增加到了1.4μm，在暗光下可以借助四像素合一實(shí)現(xiàn)2.8μm的超大像素，這個(gè)參數(shù)也是所有手機(jī)CMOS中最好的。

　　大的單位像素面積有利于弱光成像，再加上HDR、Smart ISO、Smart ISO Pro，這款CMOS的夜景和弱光實(shí)力非常強(qiáng)大。

　　除了夜景，ISOCELL GN2有Dual Pixel Pro技術(shù)，這個(gè)技術(shù)是傳統(tǒng)雙核對(duì)焦技術(shù)的升級(jí)，除了每個(gè)像素分為左右兩半，還可以對(duì)一些像素進(jìn)行對(duì)角線隔離，可以充分利用上下相位差對(duì)焦。這個(gè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可以快速對(duì)焦，提高弱光下，運(yùn)動(dòng)中的成片率，減少?gòu)U片。這個(gè)技術(shù)最早在OPPO的手機(jī)中使用，效果非常不錯(cuò)。

　　GN2的像素排列，還是三星傳統(tǒng)的四合一拜爾排列，這個(gè)排列，可以通過(guò)四合一做1250萬(wàn)的輸出，也可以直接出5000萬(wàn)的圖，還可以智能鑲嵌算法重新排列像素，出1億像素的圖。

　　在強(qiáng)光下，5000萬(wàn)出圖的品質(zhì)是有保證的，因?yàn)閱挝幌袼?.4微米已經(jīng)非常大，實(shí)際上強(qiáng)光下，三星ISOCELL 技術(shù)用0.8微米已經(jīng)可以保證單位畫質(zhì)了。

　　所以，ISOCELL GN2是一顆夜景、對(duì)焦、畫質(zhì)都非常強(qiáng)大的CMOS。

　　CMOS進(jìn)化的路線

　　手機(jī)拍照進(jìn)化從11萬(wàn)開始，像素?cái)?shù)不斷提升，但是有過(guò)幾個(gè)臺(tái)階。

　　手機(jī)拍照的第一個(gè)臺(tái)階是200萬(wàn)像素，當(dāng)功能手機(jī)進(jìn)化到200萬(wàn)之后，停滯了很久，因?yàn)?00萬(wàn)已經(jīng)可以完成記錄生活的需要。

　　后來(lái)，智能手機(jī)興起，手機(jī)拍照又是一路進(jìn)化，到了1300萬(wàn)、1200萬(wàn)又停滯了很久，至今蘋果還是1200萬(wàn)像素。

　　手機(jī)進(jìn)化到1200萬(wàn)的時(shí)候，配合現(xiàn)在的鏡頭和IPS，測(cè)試分辨率已經(jīng)超過(guò)了3000線。這個(gè)水平已經(jīng)超越了DC數(shù)碼相機(jī)，甚至超越了早期殘幅的單反。畫質(zhì)已經(jīng)可以做藝術(shù)創(chuàng)作了。

　　期間，有諾基亞用大CMOS和高像素去解決變焦畫質(zhì)的問(wèn)題，同時(shí)把全像素畫質(zhì)推到了新高度，當(dāng)年諾基亞808在強(qiáng)光下測(cè)試已經(jīng)接近當(dāng)時(shí)的王者佳能5Dmark2。但是這個(gè)趨勢(shì)隨著諾基亞手機(jī)的失敗停滯了。

　　一直到多年以后，華為重新接過(guò)諾基亞的衣缽，再度提升像素?cái)?shù)與CMOS面積。

　　在這個(gè)道路上，發(fā)展出兩條路線，一條是鎖定4800萬(wàn)-5000萬(wàn)，增加單位像素面積，一條是鎖定0.7微米-0.8微米單位面積，增加像素?cái)?shù)。

　　4800萬(wàn)的邏輯，是四合一后1200萬(wàn)，正好滿足4K拍攝3840*2160的需求。而4800萬(wàn)或者5000萬(wàn)，可以滿足8K拍攝的需求。整個(gè)CMOS的面積利用可以最大化。

　　鎖定0.7微米-0.8微米單位面積的邏輯，是強(qiáng)光下0.8微米足夠了，再大畫質(zhì)也沒(méi)有突破，而弱光可以四合一。這種邏輯可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光下畫質(zhì)的最大化。

　　GN2顯然是第一種邏輯下的結(jié)果，在最高分辨率下的畫質(zhì)，5000萬(wàn)也許不及1億，但是在視頻上，5000萬(wàn)會(huì)有比較大的優(yōu)勢(shì)。

　　理論上，1寸左右2億像素是最佳選擇，因?yàn)?億像素，可以按照四合一，出5000萬(wàn)像素，實(shí)現(xiàn)8K視頻面積利用最大化，16合一出1250萬(wàn)像素，實(shí)現(xiàn)4K視頻面積利用最大化。同時(shí)2億的絕對(duì)像素?cái)?shù)可以獲得比5000萬(wàn)更多的細(xì)節(jié)。

　　也許，三星下一代會(huì)有1寸底2億像素的產(chǎn)品。

　　鏡頭和ISP的匹配

　　在小米剛剛使用1億像素的時(shí)候，全像素拍照是非常緩慢的，這還是小米已經(jīng)壓縮了出圖，沒(méi)有保留足夠多細(xì)節(jié)的情況下。

　　后來(lái)到了小米11，在驍龍888下，1億像素就可以正常使用了。

　　在2020年，各家大CMOS手機(jī)普遍出現(xiàn)了邊緣畫質(zhì)嚴(yán)重下降的情況。這是鏡頭不匹配造成的。但是到了2021年，各家的鏡頭模組都進(jìn)步了。

　　在鏡頭厚度方面，廠商通過(guò)對(duì)背面的設(shè)計(jì)，多次凸出，讓手機(jī)鏡頭的凸出不過(guò)于突兀。有厚度保證，畫質(zhì)也就有保障了。

　　目前，對(duì)于4800萬(wàn)或者5000萬(wàn)來(lái)說(shuō)，鏡頭和IPS技術(shù)已經(jīng)很成熟了。只要手機(jī)廠商不是太離譜，這類產(chǎn)品的畫質(zhì)是可以保證的。

　　而超過(guò)1億的高像素，除了鏡頭匹配之外，視頻如何利用CMOS面積也是難題，1.08億像素原生支持的是6K拍攝，4K、8K都需要轉(zhuǎn)換才行。

　　所以，目前的產(chǎn)品路線，鎖定4800萬(wàn)或者5000萬(wàn)，增加單位CMOS面積會(huì)是一條捷徑。