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哪款手机用哪个? 相机传感器型号及参数作用解析

    手机相机系统由镜头、传感器、光圈和ISP(图像信号处理器,一般集成在SoC中)等部件构成,结合软件算法,这几点的优劣基本决定一部手机的拍照性能。硬件方面,由于体积和成本限制,手机的镜头和光圈并玩不出什么花样,所以传感器的重要性就更加突出。出于成本、产品定位和外形设计(摄像头突起)的考虑,手机厂商会在不同机型上使用不同的图像传感器。本文将会给大家介绍一下主流传感器的参数,参数对成像的影响,以及都被哪些手机采用。

■传感器参数的意义

    有效像素、传感器尺寸和(等效)单位像素尺寸是手机相机传感器的核心参数。

传感器尺寸影响什么?

    忽略软件算法和其它因素,传感器尺寸越大越好。因为传感器大小决定了有多少光被捕捉。拍照时,传感器上每一个像素都纪录“光信息”,传感器尺寸大意味着更丰富的信息。这也就意味着“大底”传感器能带来更高的动态范围、更广的ISO范围和更少的噪点。直接表现就是明暗条件复杂场景下更好的曝光和细节还原,以及暗光环境下更好的曝光和噪点控制。能在暗光和明暗条件复杂场景下表现优秀的话,手机在其它场景下的表现也不会差。


相机传感器(图源:网络)

    此外,在其它参数和拍摄条件(距离)一致的情况下,传感器尺寸越大,越能实现物理背景虚化。不管算法抠出的虚化照片有多好,都不如物理虚化来的自然。大多数手机传感器尺寸都不大,所以只能在很近的距离拍出物理背景虚化照片。松下DMC-CM1是传感器尺寸最大的手机,1英寸的传感器能在不是很近的距离拍出漂亮的物理背景虚化照片。


非虚化模式下的物理背景虚化,效果自然

    然后,在其它参数(镜头焦距)和拍摄条件(距离)一致的情况下,传感器尺寸越大,成像的视角就越大。对于小尺寸传感器设备来说,需要视角更广(焦距更短)的镜头,才能实现合适的视角。


Lumia 1020摄像头突起显著,1/1.5英寸传感器大于99%的手机

    大尺寸传感器的缺点是占用空间大。因为不仅传感器本身大,大尺寸传感器也需要大尺寸镜头来覆盖。镜头和传感器都大的话,手机的厚度和摄像头突起的体积就会不可避免地变高,也会占用手机其它部件的空间。选用什么尺寸的传感器一直是手机厂商需要权衡的。

单位像素尺寸影响什么?

    单位像素尺大小决定了传感器的感光能力,越大意味着更好的暗光拍摄能力,最直观的表现是噪点水平。

        单位像素尺寸=传感器宽度/照片分辨率宽度

    从公式可看出,有效像素、传感器尺寸和单位像素尺寸是互相影响的。如果一个传感器的单位像素尺寸大,那一般情况下它的传感器尺寸就不会小。但有些传感器像素太高,这时传感器体积再大也避免不了单位像素尺寸的渺小。这时就会用到素四合一,用四个小像素合成一个大像素,把像素数量降到原来的四分之一。尽量用够大的等效单位像素尺寸来弥补小像素感光能力不足的劣势。

有效像素影响什么?

    有效像素越大,解析度越高,照片细节更清晰。


IMX586 4800万像素放大更清晰(图源:SONY)

    但由于大像素会造成单位像素尺寸低下,所以在非光线充足的场景下,高像素拍出的照片噪点会相对明显。目前解决高像素传感器暗光噪点的方法是刚刚提到的像素四合一,下文也会介绍到采用该技术的传感器。

■主流型号参数一览

    索尼和三星统治了智能手机的图像传感器市场,其中索尼市场份额最大,几乎所有主流手机都搭载了索尼的传感器。下图就是2015年之后(不包括2015年)发布的主流手机搭载过的相机传感器主要参数。

■采用各型号传感器的手机都有哪些?

    根据产品定位、主打功能、产品设计和供应链情况,手机厂商会决定产品所选用的传感器型号,并与之匹配相应的软件算法。看完主要参数后,我们来看一看有哪些机型采用了参数表中的相机传感器,以及传感器们的大致表现。

IMX362

    IMX362是一款高端传感器,主要被应用于2017年的旗舰机上,比如谷歌Pixel 2系列、努比亚Z17S、vivo Xplay6和HTC U11等。但由于竞争的激烈,不少中端机也搭载了IMX362,比如魅族M15、魅蓝E3、华硕Zenfone 3 Zoom和Moto Z2 Play等。


努比亚Z17S

    谷歌Pixel 2系列称雄了2018前三个季度手机的拍照。虽然谷歌的算法功不可没,但这也从侧面证明了IMX362过硬的素质和大量的潜力。

IMX363

    IMX363是IMX362的升级版,主要参数一样。同时IMX363也是2018年最被人熟知的传感器,因为目前大部分旗舰机或以拍照见长的手机都搭载了IMX363,比如谷歌Pixel 3系列、小米8、vivo NEX、坚果Pro 2S和诺基亚X7等。其中最后两款机型都是主打拍照的中端机,这进一步体现了厂商对于高端传感器下放中端机策略的肯定。


坚果Pro 2S

    刚提到的这几款机型都在相应的价位提供了最顶级的拍照能力,IMX363的素质值得肯定。

IMX333

    三星一直都有找索尼为自家旗舰定制相机传感器的传统,IMX333就是为三星Galaxy S8系列定制的传感器,之后也被Galaxy Note8所采用。在三星算法的加持下,IMX333也是表现出了极强的实力,尤其是夜视仪般的夜拍。


三星Galaxy Note8

    从主要参数上看,IMX333和IMX362、IMX363一样。索尼给三星Galaxy S7系列定制的IMX260就和IMX362、IMX363有着千丝万缕的联系。虽然一般情况下新的传感器都有更好的表现,但是这几款不同时间面世的传感器还是共享了很多基因。

IMX345

    IMX345是三星找索尼为Galaxy S9系列定制的三层堆栈式传感器,之后也照例给了下半年旗舰Galaxy Note9。IMX345这个传感器本身素质就很优秀,但它最大的亮点是内置了DRAM。DRAM是动态随机存储器,和电脑上的内存、显卡的显存类似。在相机传感器上,加入DRAM的目的是实现帧数更高的视频录制。


三星W2019采用了和Galaxy Note9同样的相机

    在DRAM的帮助下,IMX345能让三星Galaxy S9系列和Galaxy Note9实现720P分辨率的960fps超级慢动作视频。

IMX400

    在三星Galaxy S9系列和Galaxy Note9之前,索尼就已经有两代手机具备960fps超级慢动作视频的拍摄能力。索尼Xperia XZ2系列和XZ3更是可以实现1080P分辨率的960fps超级慢动作视频录制。这都要归功于世界首款内置DRAM的手机三层堆栈式传感器IMX400。

    传统背照式传感器有两层:照射像素和信号回路处理,IMX400在这两层之中加入了DRAM层。

    从2017年2月开始,索尼发布了Xperia XZs、Xperia XZ Premium、Xperia XZ1、Xperia XZ1 Compact、Xperia XZ2、Xperia XZ2 Compact、Xperia XZ2 Premium和Xperia XZ3八款手机,它们都使用了IMX400作为主摄像头传感器。


索尼Xperia XZ2

    从参数上看,IMX400的传感器尺寸比上文提到的一众高端传感器都大,但由于像素较高,IMX400的单位像素尺寸并不占优。可综合来看IMX400性能依然强悍,算是索尼给自家机型开的小灶。

IMX378

    IMX378是2016年规格最好的传感器,采用它的手机有在当年称雄DxOMark排行榜的谷歌Pixel系列和性价比旗舰小米5S。和2015年的IMX377一样,IMX378也被应用到了手机外的其它设备,比如卡片机。

IMX380

    IIMX380可以被看成是IMX378的升级版,两者参数一致。和索尼特供IMX400比的话,IMX380有着和IMX400一样的大底,有着比IMX400还高的单位像素尺寸,性能非常给力。从搭载IMX380手机的成像能力来看,IMX380确实是目前综合性能最强的、开放使用的高端传感器。


魅族15

    搭载IMX380的代表性手机有魅族15系列、魅族16th系列、魅族16X和华为P20。这几款手机都在相应价位提供了顶级的拍照体验。

IMX600

    IMX600是华为为了奠定手机拍照领军地位和索尼联合打造的。1/1.7英寸的传感器尺寸只比“上古时代”的诺基亚808 PureView、Lumia 1020和松下DMC-CM1小,是当代主流手机之最。

    P20 Pro和Mate 20 Pro能够直出4000万像素的照片(分辨率7296 x 6472),但由于此时的单位像素尺寸只有1微米,所以4000万模式只适合光线充足的拍摄环境。

    好在这两款手机还有1000万像素模式(默认开启),拍摄1000万像素(分辨率3648 x 2736)照片时,像素四合一技术会带来2微米等效单位像素尺寸,在光线条件不理想时带来了顶级表现。


华为P20 Pro

    实际表现来看,华为P20 Pro和Mate 20 Pro都是毫无疑问的顶级。可惜IMX600被华为独占,否则我们也许能看到其它厂家的算法给IMX600带来的不同效果。

IMX586

    IMX586是现在最火的传感器,延续了被华为独占的IMX600的思路,给其它厂商开放了大底、高像素、具备像素四合一技术。


荣耀V20

    IMX586的1/2英寸传感器尺寸只比IMX600小,像素四合一带来的1.6微米等效单位像素尺寸也很给力。如果调教得当,手机端有史以来最高的4800万像素能带来很高的解析度(光线充足条件下)。

    目前搭载IMX586的手机有华为nova 4、荣耀V20。小米在不久前的发布会上也曾表示年后发布的红米Note 7 Pro将会用上这颗CMOS。

IMX519

    IMX519是OPPO和索尼定制的传感器,首发在OPPO R15上,之后也出现在了OPPO Find X、OPPO R17、一加6和一加6T上。传感器参数平平,但经过不错的优化,IMX519还是在这些机型上呈现了符合产品定位的成像素质。


一加6

IMX350

    IMX350是一款被许多机型采用的传感器,由于性能较差,被不少机型当成了后置相机的副摄,比如魅族15系列和魅族16系列。

    IMX350也被当成过主摄,但这不意味着就IMX350主摄的手机拍不出好照片。从市场表现来看,在两、三年前刚被采用时,结合优秀的算法,IMX350可以拍出符合当时旗舰拍照手机水准的照片。

IMX386

    IMX386是魅族找索尼定制的,首发在了2016年的魅族MX6上,后期也开放给了其它厂家。搭载IMX386的机型有魅族Pro 7系列、魅族MX6、小米MIX 2、小米6、小米Note 3和坚果Pro 2等,多为中、高端机型。和不起眼的参数一样,IMX386的表现不是很出彩,但也不算差。


魅族MX6

IMX486

    IMX486和IMX386是近亲,性能基本差不多。搭载IMX486机型有小米6X和华硕Zenfone Max Pro M2等,这两款机型都是2018年优质千元机。


小米6X

IMX376

    虽然参数平庸,但是IMX3767是文中三款采用像素四合一技术的传感器之一,但合完之后像素就变成了500万。所以IMX376基本都被作为后置相机的第二摄像头或前置摄像头,比如小米6X(后置第二摄像头)和魅族15系列(前置)。

IMX351

    IMX351是文中参数最差的传感器,但也是最有意思的。因为最著名的采用IMX351传感器的手机是旗舰机——和三星Galaxy S/Galaxy Note系列对标的LG V30和LG G7 ThinQ。但出乎意料的是,LG G7 ThinQ的拍照能力竟然还相当不错,可见算法有多么重要。


左:LG V30,右:LG G7ThinQ(图源:andoridpit)

    其它搭载IMX351传感器的手机有HTC U Play和华硕ZenFone 4 Pro(副摄)。

■传感器只是拍照性能的一环

    虽然前面说了那么多传感器规格对成像的影响,但大家依然要明白,决定手机成像效果的因素还有很多。比如ISP、防抖、光圈、镜头和软件算法等,其中软件算法影响很大(算法的力量:如何让3年老机胜今年旗舰)。假设一部手机的传感器顶级,但软件算法很差。那么这部手机就不能充分挖掘传感器性能,最终成像效果只能算是不错。反过来,在顶级拍照算法的加持下,传感器性能稍微不错的手机能也拍出顶级的照片。所以传感器只能决定手机拍照性能的上、下限,最终拍照能力具体落在什么高度还要看算法。


本文编辑:张哲

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