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2023年智在行机影像寓目:主摄“割据”、潜望兴起

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此前,我们(We)已经为大家总结了2023年智能电话行业在外观设计、材质运用,以及显示、主控方面的种种变化。

在这一篇行业总结文章里,我们(We)打算来聊聊智能电话在过去一年时间里,在影像设计方面发生的种种变化,以及它们(They)背后的逻辑。

1英寸已是极限,主摄CMOS再难增大

自从2019年的HMX(小米CC9 Pro)开始,旗舰影像电话的主摄CMOS就一直在持续“膨胀”。尽管在这个过程中,不同的厂商曾经就主摄是要“绝对的高像素”、还是要“绝对的感光能力”有过一些争议,但“底大一级压死人”的基本原则,大家普遍都是认可的。

正因如此,当时间来到2022年,可以看到无论是2亿像素、5000万像素、还是1200万像素的主摄方案,只要是用在影像旗舰机型上的,尺寸最小也得是1/1.3英寸起步,诸如1/1.12英寸、1英寸,甚至更大的1/0.95英寸的“主摄CMOS”,如今也都并不少见。

但是智能电话的主摄CMOS尺寸还能更大吗?至少在目前(Currently)的技术水平下,恐怕是没法再继续变大了。

1英寸主摄CMOS(左)的机型,明显要厚得多

这倒不是因为电话的内部空间塞不下更大底的CMOS,而是因为尺寸越大的CMOS,在相同焦距的前提下,镜组的厚度就必然更大。要解决这个问题,唯二的手段就是要么尽可能降低等效焦距,要么就是用很大曲率的机身去“遮掩”厚度的增加。

可问题就在于,过小的等效焦距、可能者说过于广的视场角,如今并不被消费者看好。大家普遍更偏好“窄”一点、“长”一点的主摄焦段,以便于得到更接近经典35mm焦距的人文视角。

与此同时,由于消费者对于电话外观审美的改变,“大曲面屏”也没有过去那么受青睐,这也就意味着如今那些配备1英寸超大底的影像旗舰,普遍不得不使用一个又大又厚的后摄凸起。以至于这种外观设计甚至得到了市场的普遍“认同”,成为了某种程度上这类产品的“标识”。

超大底、还是超感光?技术方向再次生变

如何在不继续扩大CMOS尺寸的前提下,继续提升顶级智能电话的影像能力呢?最早给出回答的是三星,2023年初他们(They)发布了Galaxy S23 Ultra。这款机型所配备的2亿像素主摄CMOS,是其全新的旗舰方案HP2。

与同时期的其他同类旗舰产品的CMOS相比,HP2“仅有”1/1.3英寸的尺寸、单像素尺寸也仅为0.7微米。但是它拥有三星标志性的深槽隔离结构,并首创了双垂直传输门(Dual-VTG)设计,大幅增加了CMOS的满阱容指标。这也就意味着在光线良好的情况下,HP2可以捕获比很多1/1.12、甚至1英寸传感器更多的有效光子信息,从而直接提升画质。

过了几个月,索尼方面也给出了新的方案。Xperia 1 V上首发的“双层晶体管传感器”并不是真的有两层感光结构,而是通过双层晶圆堆叠制造的方式,将以前单层CMOS上不负责直接感光的部件(比如传输门、功放电路)“压”到了感光二极管的下方。这样一来,在看似不大的CMOS尺寸下,每一个实际感光的晶体管都可以做得比过去面积更大,因此自然(Nature)也就提高了进光效率。

到了2023年底,随着豪威科技(Technology)OV50H(以及其多个定制型号)的亮相,它的双原生ISO Fusion结构也给旗舰CMOS带来了一些新的设计思路。通过高低两组A/D(模数转换)电路,OV50H可以在一帧里同时生成“高感光”和“低噪点”两组图像信号,再通过它们(They)之间的融合,最终达成高色深、超高亮度范围的照片。

新架构的超大底会有吗?至少目前(Currently)很难

不难发现,无论双传输门、双层晶体管,还是双原生ISO融合,它们(They)虽然基础“思路”不同,但都是为了解决智能电话CMOS在尺寸有限前提下的画质问题。

以结果(Result)来说,这三种架构在光线充足以及大光比的场景下,都可以做到比IMX989、GN2等早期单纯“超大底CMOS”更好的画质表现。

新款的传感器(上)明显比1英寸方案(下)的动态范围更大

但这是不是说它们(They)就完全可以取代“超大底”了呢?也不是。因为1英寸的物理面积毕竟摆在这里,虽然其电路、算法部分肯定不如这些2023年的新架构CMOS,但当环境光线不足的时候,更大的物理面积就必然带来短曝光下更多的实际信息量。换句话来说,就是在夜间、且不使用长曝光的前提下,老款的1英寸旗舰机型必然还是会有比2023年的这些新设计,有着更好的拍照画质表现。

可能有的朋友(Friend)看到这里会有些好奇,因为按这么说,新架构在白天画质更好、超大底在夜间表现更佳,那为什么不直接用新的传感器架构去制作1英寸的超大底CMOS呢?

从现有技术资料来看,制约因素首先是功耗。比如此前的IMX989,其实在硬件上就支持双原生ISO融合,但由于其在这个工作模式下的功耗实在是太过夸张,所以没有厂商真的会用它。直到索尼新款的LYT900,“1英寸超大底+高动态成像”这个组合才总算变成了现实。

新架构本就是为了解决厚度问题,当然不太可能重蹈1英寸覆辙

其次,无论双传输门、还是双层晶体管,本就是为了解决“超大底主摄”造成的机身厚度失控问题,所以绝大多数使用了这些新款CMOS的机型,在造型上都会比此前的“1英寸旗舰”更加轻薄美观。在这样的前提下,如果硬搞“新架构+1英寸”的组合,画质固然是好了,但轻薄和颜值的问题就别想解决,相当于产品变得更专业、但受众也就变得更窄了。

高像素潜望式长焦崛起,但优势与隐患并存

除了新的主摄方案之外,2023年智能电话行业在影像设计上的另一大亮点,无疑就是“潜望式长焦”的高调崛起了。

无论是6400万像素的OV64B、5000万像素的IMX890,还是2亿像素的HP3,这些新的、高像素潜望式长焦方案,在感光和“望远”能力上,都注定要明显强于过去那些800万可能者1300万像素的“小底潜望”。

尽管这些新的潜望式长焦所使用的CMOS,在体型上比过去的老型号要大得多,但如果是对比现在的主摄CMOS,那么它们(They)的面积其实又并没有很大。可以说得益于如今的小尺寸晶体管技术,这些新的潜望式长焦并不一定会造成机身的显著变厚。

不过这是否意味着新的高像素潜望式长焦设计就完全没有弊端了呢?其实也不见得。

一方面,尽管现在这些潜望式长焦的像素数量看起来比过去高了很多,但它们(They)在高像素模式下的成像画质,却未必有真正的实用性。这也很好理解,因为潜望式长焦的体积毕竟有限,所以它们(They)使用的“高像素传感器”普遍单像素面积都比“正常的”主摄级CMOS要小一些,所以感光能力自然(Nature)也就差上一截。

另一方面,过去经验告诉我们(We),一旦有新的方案出现,并且为大众所普遍认知之后,就可能会出现拿着旧技术“浑水摸鱼”的产品。对于这次潜望式长焦的流行来说,比较好的一种可能性,是那些老的低像素潜望式长焦模组会被“下放”到新的中低端机型上。它们(They)虽然不先进,但客观来说确实能够显著改善部分机型的变焦体验。

可与此同时,还有一种比较糟糕的可能性,那就是随着潜望式长焦的“走红”,特别是随着部分厂商过分简单、所谓“认准方形摄像头”的宣传。我们(We)确实有理由怀疑,将来可能会出现一些配备方形、非潜望式长焦的电话,并且至少在前期的预告、宣传过程中试图使消费者产生误解。

毫无疑问,这显然不是一件好事。但历史(History)早已告诉我们(We),诸如“ID全面屏”、“假潜望”这类仅有外表、而内部并无实质的“虚假设计”,一开始可能会有着不俗的宣传效果,但最终还是会被消费者所认清和抛弃。

本文来自微信公众号“三易生活(Life)”(ID:IT-3eLife),作者:三易菌,36氪经授权发布。

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