以下是讓 Galaxy S23 成為攝影冠軍的感應器秘密

沒有兩個就沒有三個：三星今天宣布推出第三款用於智慧型手機的 200 Mpix 影像感測器，l'ISOCELL HP2。因此，新穎之處不在於影像定義，也不在於我們先前的模型中發現的光電二極體的結構。不，大多數創新都存在於組件的電子內部結構中。

消息人士透露HP2（S23U）的訊息
FWC不會激進到10000e-，RMS、RTN、FPN都顯著優化。
在我看來，比論文更好，因為動態範圍實際上得到了提升，變得更像索尼感測器。夜景表現可以更好。pic.twitter.com/QB7Y1DB7WH

— 冰宇宙 (@UniverseIce)2022 年 10 月 21 日

ISOCELL HP2 的速度提升會影響對焦和感應器讀取（從而影響視訊流暢性），新的訊號轉換器可為HDR 帶來新的推動力，甚至在感知色彩方面更加精細，ISOCELL HP2 是一款充滿希望的傳感器…應該有利於三星未來的旗艦產品。據洩密者稱冰宇宙一般來說，人們對三星終端非常了解，這家韓國製造商將把這種感測器置於其新一批高階智慧型手機的核心。

另請閱讀： 三星 HP1：首款 2 億像素智慧型手機感光元件的承諾（2021 年 9 月）
另請閱讀： 三星 ISOCELL HP3：適用於未來智慧型手機的新型小型化 200 兆像素感測器（2022 年 6 月）

https://www.youtube.com/watch?v=-aRF-sm3uVg

但不管是不是整合到未來的 Galaxy S23 中沒關係：它將進一步提高我們智慧型手機的影像品質。因此值得進行一些解剖分析！

200 Mpix 的基礎知識

與其前身 HP1 和 HP3 一樣，三星的 ISCOCELL HP2 是一款 200 Mpix 感光元件，具有所謂的四像素結構。也就是說，感測器整合了根據所謂的拜耳矩陣分佈的一種顏色（紅色、綠色或藍色）的 4×4 光電二極體組。三星保持相同的原生圖像定義 (x) 和這種結構的目的是不必每次都重新發明輪子。因此，基本的影像處理演算法可以透明地從一代傳到下一代。

HP2 不是該系列中最大的感測器：它的尺寸為 1/1.3 英寸，而 HP1 的尺寸為 1/1.22 英寸（稍大），HP3 的尺寸為 1/1.4 英寸（較小）。三星在前兩款機型之間進行了比較，但沒有試圖嘲笑「大」1吋格式。毫無疑問是設計造成的：如果捕獲的光量大於 1 英吋（以及渲染模糊的背景等），則需要付出更大的成本。不僅是金融，還有能源和空間。感測器越大，佔用的空間就越大，就越需要大型且昂貴的光學器件等。我們感覺三星在這方面很務實。

更靈敏、更快的感應器

正如我們上面所說，與先前 200 Mpix 的迭代相比，該感測器的主要改進在於其電子結構的深處。第一個是每個光電二極體內整合的不是一個，而是兩個「傳輸閘」。這傳送門（來自其英文名稱和科學文獻中的名稱）負責吸收電子 - 光的光子激發二極管的光敏表面，二極管本身會產生電信號，傳輸閘會測量。令人擔憂的是，這些傳送門有吸收極限。因此，當它們飽和時，部分訊號就會丟失。

與該領域的所有參與者一樣，三星已經開發出傳送門其光電二極體的垂直線小於一微米。這次，韓國人完成了一項壯舉，安裝的不是一個，而是兩個傳送門。將捕獲的電子數量提高了 33%（根據其承諾），從而提高了測量到的光子數量。如果這個元素非常技術性，那麼它也至關重要：這應該使 HP2 感測器能夠更好地識別顏色，特別是在光天化日之下，光電二極體光井的飽和度非常快。

說到速度，HP2 還有一項新的對焦技術，稱為四相檢測，或 HP3 引入的四相檢測（您可以在這裡閱讀對開發此功能的工程師的英文企業採訪）。以 4×4 為一組的光電二極體由相同的彩色濾光片製成，但實際上包含四個微透鏡。每組四個光電二極體用作相位檢測單元。讓整個感光元件參與對焦。這將自動對焦覆蓋範圍擴大到 100% 的感光元件表面，從而提高了主體的速度和準確性。

但讀取感測器資訊的速度也有所提高，錄影速率也由此而來。雖然 HP1 和 HP3 對於 200 Mpix（巨大！）的清晰度被限制為每秒 7.5 幀，但 HP2 將此速度提高了一倍，達到 15 fps。從機械角度來看，這項進步有利於降低清晰度：50 Mpix 從 22 fps 變為 30 fps，12.5 Mpix 從 60 fps 變為 120 fps。因此，配備該感測器的終端應該受益於每秒幀數比上一代更高的視訊模式。

一次性將 HDR 整合到感測器中

動態範圍的提高是此感測器的優點之一。為了充分理解，讓我們專注於智慧型手機感測器對 HDR 的需求。智慧型手機感光元件比「普通」相機感光元件小得多，光學品質也差得多，無論在高光還是低光下都很難看到足夠的細節。為了克服這個問題，工程師開發了一種聚合影像的解決方案。具體來說，在很短的時間間隔內捕捉不同曝光值和靈敏度的幾張影像。然後演算法和處理器完成工作將它們組裝成單一影像。曝光良好、輪廓清晰且色彩良好。

您知道其限制：數字處理導致輪廓強度的誇大。最重要的是，由於所有鏡頭之間的時間間隔，影像有時會出現偽影或模糊，看起來超自然。這就是三星 HP2 感測器的電子部分發揮作用的地方。所有光電二極體都配備雙增益，也就是說它們能夠同時應用兩個訊號轉換值。為了在單次拍攝中捕捉高光（低增益因此低靈敏度）和低光（高增益因此高靈敏度）中的細節。承諾是更自然的渲染，最終圖像沒有可能的寄生蟲。請注意，該系統無法以本機清晰度運作，但最高可達 50 Mpix（前幾代最高可達 12.5 Mpix）。

密度不斷提高，三星正在得分

正如我們在有關 Apple「轉換」為 48 Mpix 感測器的新聞中告訴您的那樣，智慧型手機領域現在很大程度上更喜歡像素密集型感測器，而不是具有非常大的光電二極管的感測器。這種轉變部分要歸功於半導體、索尼、三星等代工廠的改良。能夠將光電二極體彼此很好地隔離——在過去，光子可以輕鬆地從一個光井傳遞到另一個光井。

另請閱讀：iPhone 14 Pro拍照測試：蘋果改用大感應器，但變焦測試失敗（2022 年 10 月）

但這種技術發展也應歸功於晶片運算能力的提升。除了更大尺寸的「管道」（我們談論的是管道）以及 ISP 的原始性能之外，我們在這裡還談論演算法（以及 GPU 和 NPU）的強大功能。並改進它們。在過去，過於密集的感測器反過來會產生影像缺陷（數位雜訊、彩色偽影等），這些缺陷既沒有原始功率（超出），也沒有演算法的品質（不夠高效，也沒有足夠快）無法令人滿意地糾正。最新的 Snapdragon 8 Gen1/2 和其他 A15/A16 仿生晶片

我們還必須相信三星的得分。它的感測器，尤其是最密集的感測器，被用於許多終端甚至旗艦店。如果索尼在幾個領域（類比數位轉換品質、讀取速度等）保持無可爭議的主導地位，那麼三星可以在光電二極體密度方面走得非常高。感謝 ISOCELL 技術的基礎，該技術包括完美隔離每個「像素」。這種絕緣材料不僅可以防止電子洩漏，而且其出色的技巧使三星能夠比其他公司進一步提高光電二極體的密度。

現在，三星的承諾是否像工程師的承諾一樣可以在現實生活中量化，還有待現場驗證，也就是在終端內。看看索尼會作何反應。迄今為止，它仍然是影像感測器之王。第一個答案會在未來Galaxy S23的拍照測驗嗎？

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來源 ： 三星