在過去提起手機(jī)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(shí)間已到。

4800萬像素索尼稱王

智能手機(jī)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(shí)代，索尼IMX系列的口碑最好。以主打4800萬像素?cái)z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(jiǎn)單，這兩個(gè)傳感器雖然都將Quad Bayer陣列擴(kuò)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(shí)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(gè)像素面積只有0.8μm，這意味著只有光線充足的戶外場(chǎng)景才能保證成像質(zhì)量，在光線不足時(shí)強(qiáng)制使用該模式拍照會(huì)因單像素包含的信息過少而嚴(yán)重影響畫質(zhì)細(xì)節(jié)。

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如果你對(duì)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(jī)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(jī)專用的CMOS傳感器——ISOCELL Bright HMX（圖14），而它的具體型號(hào)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(hào)和對(duì)應(yīng)規(guī)格，可以參考下表的匯總對(duì)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?cái)?shù)量比次一級(jí)的6400萬像素傳感器提高了1.6倍，是手機(jī)史上圖像傳感器行業(yè)的最高紀(jì)錄。同時(shí)，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(jī)歷史上的最大值。作為對(duì)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(jī)）尺寸也不過1/1.7英寸，ISOCELL Bright HMX這次將“底大一級(jí)壓死人”的優(yōu)勢(shì)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(jī)圈中，保持傳感器尺寸紀(jì)錄的手機(jī)型號(hào)其實(shí)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(jī)為了塞下這顆4100萬像素的大底鏡頭，相機(jī)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(jì)簡(jiǎn)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(duì)相機(jī)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(jī)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(shí)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(diǎn)。但是，單位像素面積過大，在白天光線很足時(shí)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(shí)，就輪到一項(xiàng)名為“Tetracell”（對(duì)應(yīng)索尼的Quad-Bayer）的技術(shù)登場(chǎng)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(shí)，無論是三星GM1、GM2、GW1還是HMX，都可以利用Tetracell（索尼系對(duì)應(yīng)Quad-Bayer）技術(shù)將四個(gè)相鄰像素合并成一個(gè)等效1.6μm的大像素（圖18），再結(jié)合智能WDR（寬動(dòng)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(shí)不影響視角（Field of view）的專業(yè)級(jí)視頻拍攝能力。在海邊等強(qiáng)光環(huán)境下，該傳感器還能利用智能ISO技術(shù)自動(dòng)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(jí)PD對(duì)焦技術(shù)，即使在弱光環(huán)境下也可以識(shí)別快速移動(dòng)物體的距離，從而實(shí)現(xiàn)更快速、更準(zhǔn)確的自動(dòng)對(duì)焦。同時(shí)，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(jí)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(jī)型。按照小米品牌的價(jià)格走勢(shì)，MIX4的起價(jià)不會(huì)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(shí)間體驗(yàn)到來自超億像素?cái)z像頭的拍照體驗(yàn)。

還是6400萬更實(shí)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(shí)，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(jí)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(jī)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)最佳光電信號(hào)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(shí)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(shí)，能實(shí)時(shí)處理并預(yù)覽HDR（高動(dòng)態(tài)范圍圖像）效果，讓錄像時(shí)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(jià)”的武器，反而成為進(jìn)一步提升性能價(jià)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(jià)位（圖23），realme品牌旗下的高性價(jià)比新品也蓄勢(shì)待發(fā)，這顆更高像素的傳感器在年底前也許就會(huì)成為絕大多數(shù)1500元以上價(jià)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(jī)攝像頭進(jìn)入新一輪的像素競(jìng)賽中，當(dāng)索尼和豪威也殺入這片戰(zhàn)場(chǎng)后，手機(jī)拍攝的照片將具備秒殺單反相機(jī)的分辨率。但是，這又將回到本文初始的問題：對(duì)手機(jī)而言，更高像素真的代表更好的成像質(zhì)量嗎？
編輯：hfy