未來手機CMOS會如何發(fā)展?

日前，三星就發(fā)布了手機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5000萬像素，但它的傳感器尺寸卻從1/1.31英寸進一步提升到了1/1.12英寸，這個數(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CMOS。

在數(shù)碼拍攝領域，有一個說法是“底大一級壓死人”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，照片的畫質也就更好。

2019年，智能手機開始像素大躍進，從1200萬跳到4800萬，6400萬，1.08億，2020年，智能手機CMOS面積開始進化，IMX700已經(jīng)進化到了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。新手機會有更好的畫質嗎？未來手機CMOS會如何發(fā)展呢？我們來看一下。

ISOCELL GN2的實力

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

ISOCELL GN2的單個像素尺寸也從GN1的1.2μm增加到了1.4μm，在暗光下可以借助四像素合一實現(xiàn)2.8μm的超大像素，這個參數(shù)也是所有手機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的夜景和弱光實力非常強大。

除了夜景，ISOCELL GN2有Dual Pixel Pro技術，這個技術是傳統(tǒng)雙核對焦技術的升級，除了每個像素分為左右兩半，還可以對一些像素進行對角線隔離，可以充分利用上下相位差對焦。這個技術的優(yōu)勢是可以快速對焦，提高弱光下，運動中的成片率，減少廢片。這個技術最早在OPPO的手機中使用，效果非常不錯。

GN2的像素排列，還是三星傳統(tǒng)的四合一拜爾排列，這個排列，可以通過四合一做1250萬的輸出，也可以直接出5000萬的圖，還可以智能鑲嵌算法重新排列像素，出1億像素的圖。

在強光下，5000萬出圖的品質是有保證的，因為單位像素1.4微米已經(jīng)非常大，實際上強光下，三星ISOCELL 技術用0.8微米已經(jīng)可以保證單位畫質了。

所以，ISOCELL GN2是一顆夜景、對焦、畫質都非常強大的CMOS。

CMOS進化的路線

手機拍照進化從11萬開始，像素數(shù)不斷提升，但是有過幾個臺階。

手機拍照的第一個臺階是200萬像素，當功能手機進化到200萬之后，停滯了很久，因為200萬已經(jīng)可以完成記錄生活的需要。

后來，智能手機興起，手機拍照又是一路進化，到了1300萬、1200萬又停滯了很久，至今蘋果還是1200萬像素。

手機進化到1200萬的時候，配合現(xiàn)在的鏡頭和IPS，測試分辨率已經(jīng)超過了3000線。這個水平已經(jīng)超越了DC數(shù)碼相機，甚至超越了早期殘幅的單反。畫質已經(jīng)可以做藝術創(chuàng)作了。

期間，有諾基亞用大CMOS和高像素去解決變焦畫質的問題，同時把全像素畫質推到了新高度，當年諾基亞808在強光下測試已經(jīng)接近當時的王者佳能5Dmark2。但是這個趨勢隨著諾基亞手機的失敗停滯了。

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

在這個道路上，發(fā)展出兩條路線，一條是鎖定4800萬-5000萬，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，增加像素數(shù)。

4800萬的邏輯，是四合一后1200萬，正好滿足4K拍攝3840*2160的需求。而4800萬或者5000萬，可以滿足8K拍攝的需求。整個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，是強光下0.8微米足夠了，再大畫質也沒有突破，而弱光可以四合一。這種邏輯可以實現(xiàn)強光下畫質的最大化。

GN2顯然是第一種邏輯下的結果，在最高分辨率下的畫質，5000萬也許不及1億，但是在視頻上，5000萬會有比較大的優(yōu)勢。

理論上，1寸左右2億像素是最佳選擇，因為2億像素，可以按照四合一，出5000萬像素，實現(xiàn)8K視頻面積利用最大化，16合一出1250萬像素，實現(xiàn)4K視頻面積利用最大化。同時2億的絕對像素數(shù)可以獲得比5000萬更多的細節(jié)。

也許，三星下一代會有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，沒有保留足夠多細節(jié)的情況下。

后來到了小米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手機普遍出現(xiàn)了邊緣畫質嚴重下降的情況。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步了。

在鏡頭厚度方面，廠商通過對背面的設計，多次凸出，讓手機鏡頭的凸出不過于突兀。有厚度保證，畫質也就有保障了。

目前，對于4800萬或者5000萬來說，鏡頭和IPS技術已經(jīng)很成熟了。只要手機廠商不是太離譜，這類產(chǎn)品的畫質是可以保證的。

而超過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都需要轉換才行。

所以，目前的產(chǎn)品路線，鎖定4800萬或者5000萬，增加單位CMOS面積會是一條捷徑。
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