聊聊索尼IMX214感光器
夏昆冈 于 2015.01.23 01:36:05 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:06.56/295

相比2013年,2014年手机的整体成像水平又再次大步前进,主要原因之一就是大部分中高端机型配置了索尼的第二代堆栈式感光器——IMX214,IMX214极大的推动了摄像头的进步,索尼功不可没。

这里我们先简单的了解一下什么叫堆栈式。最原始的的感光器的感光单元结构,它从上至下的层分布为微透镜、色彩滤镜、金属连接层、基板的受光面,这种结构存在一个问题,它的金属连接层会形成一个坑,从而限制了入光角度,它像一口井,而受光面在井底,因此这个结构被俗称为了“像素井”。对老结构改良的结果就是出现了背照式,对应的英文是Backside illumination,缩写为BSI。它的结构特点是将金属连接层放置到了基板的下面,这样一来像素井井变浅了。它直接的好处就是可以接受更大角度的入射光,受光效率获得了质的飞跃。感光单元的基板上不全是受光区,还有相当大的面积是电路板。如果移除电路板,受光区就可以更大,于是新的设计就是将电路板放到受光区下面,形成堆叠的结构,这种设计,叫做Stacked,中文名叫堆栈式。堆栈式可以看做是背照式的一种,但背照式的则不一定是堆栈式。

IMX214是第二代堆栈式感光器,上一代是IMX135,当时我们也写过一篇相关文章,有兴趣的可以看看《聊聊索尼1300万堆栈式感光器 》[作者:夏昆冈 ] ,IMX214的改进在哪些地方呢?

这张表的数据来自索尼官方,两者物理尺寸参数几乎一样,总像素和电压有小幅差别。改进主要来自结构微调,通过更好的工艺,降低了微透镜与受光面之间的距离,简单的说就是像素井变得更浅,也意味着可以接受更大角度的入射光线以及更高的受光效率,它可以与大光圈镜头更好的配合。这些改善,理论上能提高信噪比,表现到成像上的现象就是,更少的噪点。这在实际应用中表现得很突出,基于IMX214的手机普遍具有更好的弱光表现,明显优于上一代的IMX135,可用感光度由ISO400提高到了ISO800左右。新的工艺还改善了像素单元之间的相互干扰,让画面解析力更好,但这个特性需要配合优质的镜头才能实现。理论上,这种改进还能带来更轻薄的设计,但这个特性在实际的摄像头应用中表现得并不是很突出。

IMX214另一个重要的改进是数据带宽的大幅拓宽,4个MIPI CSI-2数据通道,每个通道最大带宽可达1.2Gbps。它具有更高的全尺寸连拍速度,可达30FPS,这代表了多帧合成技术的应用会变得更加容易,通过优质的合成技术,可以再进一步的提升画质。数据带宽的拓展在视频中也得到了体现,FullHD视频拍摄由30FPS提高到了60FPS,也开始正式支持4K@30FPS视频的拍摄。另一个数据没有公开,但在实际使用中能明显感受得到,那就是实时采样速率的提升,体现在对焦速度的明显提升。对焦速度和感光器实时采样帧率有何关系?到目前为止,手机摄像头的对焦方式还是以反差对焦为主,我们在《快速反差对焦的秘密 》[作者:夏昆冈 ] 一文中提过反差,实时采样速率是快速的反差对焦的必备条件之一。

制造商=VIVO;型号=VIVO XSHOT;焦距=5毫米;感光度=ISO100;曝光时间=1/143秒;日期=2014.05.25 18:43:54
制造商=VIVO;型号=VIVO XSHOT;焦距=5毫米;感光度=ISO130;曝光时间=1/33秒;日期=2014.05.22 18:22:10
制造商=VIVO;型号=VIVO XSHOT;焦距=5毫米;感光度=ISO100;曝光时间=1/2518秒;日期=2014.05.27 09:57:38
制造商=VIVO;型号=VIVO XSHOT;焦距=5毫米;感光度=ISO100;曝光时间=1/967秒;日期=2014.05.29 20:01:20
制造商=VIVO;型号=VIVO XSHOT;焦距=5毫米;感光度=ISO700;曝光时间=1/33秒;日期=2014.05.30 21:19:48
制造商=OPPO;型号=FIND7;焦距=4毫米;感光度=ISO100;曝光时间=1/352秒;日期=2014.05.05 14:48:47
制造商=OPPO;型号=FIND7;焦距=4毫米;感光度=ISO800;曝光时间=1/17秒;日期=2014.05.05 20:01:13
制造商=OPPO;型号=FIND7;焦距=4毫米;感光度=ISO1100;曝光时间=1/14秒;日期=2014.05.05 20:09:56
制造商=XIAOMI;型号=4IM;焦距=4毫米;感光度=ISO300;曝光时间=1/100秒;日期=2014.08.12 17:40:51
制造商=XIAOMI;型号=4IM;焦距=4毫米;感光度=ISO100;曝光时间=1/1018秒;日期=2014.08.06 17:28:21
制造商=SMARTISAN;型号=SMARTISAN T1;焦距=4毫米;测光模式=区域;感光度=ISO250;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/25秒;曝光程序=程序模式;场景类型=7;日期=2014.08.09 13:16:48
制造商=SMARTISAN;型号=SMARTISAN T1;焦距=4毫米;测光模式=区域;感光度=ISO50;曝光补偿=0.0EV;曝光时间=1/250秒;曝光程序=程序模式;场景类型=人像;日期=2014.08.12 15:09:14
制造商=ONEPLUS;型号=A0001;焦距=4毫米;光圈=F2.0;感光度=ISO100;曝光时间=1/4166秒;日期=2014.07.12 14:16:44
制造商=ONEPLUS;型号=A0001;焦距=4毫米;光圈=F2.0;感光度=ISO400;曝光时间=1/50秒;日期=2014.07.09 18:24:53
制造商=NUBIA;型号=NUBIA Z7 MINI;焦距=4毫米;光圈=F2.0;感光度=ISO100;曝光时间=1/101秒;日期=2014.09.08 18:45:06
制造商=NUBIA;型号=NUBIA Z7 MINI;焦距=4毫米;光圈=F2.0;感光度=ISO500;曝光时间=1/33秒;日期=2014.09.18 14:22:11
制造商=VIVO;型号=VIVO X5MAX L;焦距=5毫米;感光度=ISO852;曝光时间=1/20秒;日期=2015.01.12 06:17:04
制造商=VIVO;型号=VIVO X5MAX L;焦距=5毫米;感光度=ISO100;曝光时间=1/163秒;日期=2015.01.12 09:01:18

由于出色的性能表现,IMX214迅速取代了IMX135成为中高端型号的标配。从第一款使用IMX214的OPPO find 7起,我们前后测试了10款基于IMX214的手机,而这只是IMX214机型的一小部分而已,市面上至不少于30款的手机在售,可见IMX214的认可度有多高。

我们前后使用IMX214机型拍摄了数百张样张,画质进步是明显的,这并不是替索尼背书,进步是实实在在的,不管是晴天户外还是弱光的室内,进步是全方位的,我们展示的这些样张,没有任何修饰,它们乍一看看上去已经像高档器材拍摄的一样了。使用IMX214的机型,大部分都配备了更大光圈的镜头,也使得这些机型对弱光环境更加适应,也差不多在2014年,手机弱光拍摄变得现实和易用,手机拍摄变得更加“全天候”适应。IMX214的优秀表现,让数码相机日子过得非常艰难。

通过大量的使用,我们也发现了一些问题,基于IMX214的机型普遍有一定的失焦率,就是莫名其妙的对不上焦,概率约5%-8%,有普遍性,极少数机型会低于这个概率。原因不明,但基本可以确定的是,这个应该可以通过算法修正,希望各厂商重视一下。弱光下失色表现得也比较明显,具体现象为颜色变淡,色彩饱和度大幅下降。其实这个问题IMX135也有,而失色问题与其采用的RGBW编码有关系,RGB是红绿蓝,而W就是白色亚像素,这是索尼在高感光度下降低噪点的一种手段,抑噪作用明显,但“失色”则成了副作用。

即便有问题,进步也是整体性的,索尼功劳卓著,但感光器只是木桶的一块木板之一,并不代表使用IMX214的手机,成像水平都一样,它们之间也存在很大的差异,IMX214并没有批次品质的差异,差异来自于配套算法,算法,却是消费者最容易疏忽的部分,其实它也是关键先生。算法的来源一般有几个来源,1、芯片方案商提供,例如高通、联发科;2、自行开发,基本上二次开发为主;3、购买第三方算法。通常来说,第二种类型会较多,成本较低且自主权较高,但目前国内这方面的开发水平还比较低,还需努力。如果你热衷于手机摄影,IMX214机型是完全可以考虑的,不过购买之前,最好参考一下算法来源以及实际表现,当然最好的办法就是来我大数毛看看样张了~~~

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捉到错别字,“其他它也是关键先生”,应该是“其实它”
发表于2015.02.15 20:43:54
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221.226.155.***
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发表于2015.02.05 13:41:52
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111.038.043.***
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发表于2015.02.03 21:52:34
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180.114.122.***
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发表于2015.01.31 21:03:24
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索尼自己不用
发表于2015.01.31 00:35:05
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117.136.019.***
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发表于2015.01.30 14:26:07
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发表于2015.01.29 15:30:04
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175.001.122.***
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发表于2015.01.29 15:03:21
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112.081.008.***
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发表于2015.01.28 21:48:43
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就是不能光学变焦
发表于2015.01.26 22:01:11
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梳毛总是能把任意一个机器发挥到极限
发表于2015.01.26 16:52:34
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发表于2015.01.26 15:01:03
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202.170.131.***
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发表于2015.01.26 13:59:37
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数毛的摄影水平的确了得,手机拍出相机的感觉来
发表于2015.01.26 12:44:53
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发表于2015.01.25 15:07:58
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221.194.175.***
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发表于2015.01.25 10:08:49
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113.132.023.***
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发表于2015.01.24 23:10:48
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发表于2015.01.24 21:23:26
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