从纸面上看,多款配备 Type 1”(1 英寸)传感器的智能手机型号的到来让图像质量爱好者感到高兴。如果说“大型传感器中最小的”具有不可否认的品质,那么它的大尺寸也带来了限制……和巨大的挑战。解读图像质量圣杯的历史、优势和局限性。
他们被称为Oppo Find X6 Pro、Vivo X90 Pro+ 或 小米 13 Pro。他们有什么共同点?一方面,这些 2023 年的旗舰智能手机均搭载高通 Snapdragon 8 Gen 2 芯片,但最重要的是,这三款非常高端的终端(超过 1000 欧元)在其主屏幕中集成了 1 英寸传感器。我们将其称为“类型 1”(进一步阅读)。对于许多人来说,“巨型”传感器是智能手机领域的圣杯。这款 13.1 x 9.8 毫米的元件被昵称为“最小的大型传感器”或“最大的小型传感器”,其尺寸似乎自然会压垮竞争对手。
相信这一点将是一个很大的错误。
首先是因为图像质量不仅与感光面的大小有关,而且还因为相机不仅仅是一系列的技术规格。人体工程学很重要,色彩渲染引擎、自动对焦速度、缓冲量、摄影师对景深、强度等的需求也很重要。此外,在竞争异常激烈的智能手机领域,“小”组件受益于大规模投资,从而取得了相当惊人的进步。最初捕获的图像通常非常糟糕,但事实证明,算法、人工智能和图像处理处理器的力量能够实现信号重建奇迹。
不要让我们说出我们没有说过的话:更大的传感器的到来可能是一个好消息,原因有很多,我们将在此列出!但我们也有责任警告您它们的局限性。您不应该仅仅阅读技术表并相信终端将擅长摄影,仅仅因为它们具有大型传感器。这里有一些东西可以帮助您了解图像传感器的技术底层、它们的历史、它们的承诺和它们的局限性。
1 型(1 英寸)传感器简史
上述三个终端集成的 Type 1'' 传感器是相同的组件:Sony IMX 989。具有 1.6 微米感光点的 50 Mpix 传感器。该模型不是从相机继承的,而是专门为智能手机开发的(清晰度、电子规格)。但所谓的“1 英寸”格式更为古老。我们第一次看到一种名为“一英寸传感器”的传感器出现是在发布会期间尼康首款混合相机 Nikon V1。
这款传感器已经由索尼生产,堪称 UFO:比当时的紧凑型相机传感器大得多,也比最小的单反传感器 4/3 传感器(后来成为 Micro 4 /3)小得多。正是这种小尺寸,尼康在混合动力领域所缺乏,并迫使日本制造商放弃了该标准。几年后开发出尼康 Z 格式。
然而,相机格式的失败——尼康 1s 从一开始销量不佳——却是 1 英寸传感器成功的开始。对于可更换镜头的相机来说,情况并非如此,与大型 APS-C 和 36×24 mm 传感器相比,它的体积小是一个缺点。但在专业紧凑型产品方面,索尼凭借Cyber-shot RX100 2012 年。该设备的图像质量在这种格式中是前所未有的,很快就被奥林巴斯、尼康或富士胶片的设备埋没了。佳能通过……从索尼购买 Type 1” 传感器来抵制!
该传感器还使得索尼和松下(索尼和松下)的一系列专家桥的出现成为可能。RX10和其他人FZ1000)。设备其中RX10 Mark IV是发布近六年后,仍然是王者。有了这些技能,智能手机制造商自然会利用它。但如果 2023 年(至少)同时出现三个引用,那么它的第一个实现要老得多。
我们必须回到2014年,才能看到第一款配备1英寸传感器的智能手机的到来。这个品牌可能会让您感到惊讶,因为它是松下的终端。这鲁米克斯CM1集成了索尼首款 RX100 中已配备的 1 英寸 20 Mpix 传感器。为了为其提供光子,松下与其历史合作伙伴徕卡合作开发了 28mm f/2.8 等效镜头。如果图像质量在当时是前所未有的,并且在这方面远远优于所有竞争对手,那么该终端有几个限制。 SoC 需要更多时间(a骁龙801)来消化 20 Mpix 图像(当我们以 RAW 格式拍摄时甚至更多!),自主性并不是最好的(它消耗了很大的传感器!)。最重要的是,自动对焦比小型传感器慢得多。
除此之外,一个小智能手机品牌的销量较低(最终关闭了其部门),而且当时的零部件成本非常高。暂时结束该传感器在智能手机中的冒险。一度被排除在制造商的计划之外,但它的潜力却让它穿上了图像质量“圣杯”的球衣。
1 型传感器的优点
Type 1''的第一个优势显然是它的尺寸,它比智能手机领域的传统传感器大得多。尺寸差异可以从两倍到四倍,影响多个区域。第一个是传感器可以收集的光量。摄影的意思是“用光书写”,进入的光子越多,系统“看到”的细节就越多。特别是在弱光条件下:光电二极管(错误地称为“像素”)越大,电路中干扰模拟信号到数字信息转换的电磁噪声就越少。简而言之:低光下的伪影要少得多。颜色也受益于这种额外的尺寸,因为传感器不需要“作弊”来重建信息。
但乍一看,特别是当光学器件明亮且拍摄近距离物体时,产生差异的一个因素是这种模糊的背景效果。这要归功于光学定律:在同等焦距和光圈下,感光表面越大,景深越精细。反之,感光面越小,清晰度范围越宽。请注意,景深的精细程度也是焦距的函数(拍摄对象越近,效果越大)。
那么,Type 1'' 传感器完美吗?哦不。因为摄影并不完美:从便携性到成本、能耗甚至光学性质,没有任何系统可以满足所有需求和所有限制。然而,在智能手机领域,限制是巨大的。特别是在光学方面。
1 型传感器值得拥有!
传感器越大,它造成的限制就越多。最初是电子式的:它会消耗更多的能量,读取速度更慢(1)并且发热更多。然后是它的尺寸,由此会产生许多物理限制。首先,您必须在设备上找到足够的空间来集成它。但如果没有光学器件,传感器就毫无意义。这就是事情变得糟糕的地方:在相同的角度覆盖范围内,传感器越大,其光学器件膨胀得越多。有时甚至到了难以忍受的地步。这就是为什么 24×36 毫米胶片标准在历史上取代并主导了当时的其他标准:玻璃板、胶片板和其他中画幅 120 标准无疑提供了更好的图像质量。但较长的暂停时间(难以开发非常明亮的光学器件)和过大的尺寸使得长焦距的构造和处理变得不可能。
就我们的智能手机而言,与较小的型号相比,我们的 Type 1'' 传感器的光学限制已经更高。我们必须开发尽可能紧凑的镜头,以免相机膨胀......或导致价格飞涨太多。焦距在这里并不是真正的问题,因为非常大的传感器通常仅限于主广角相机模块。
但广角模块中的这种实现(稍微)限制了这种大型传感器的兴趣。确实,如果它能利用其尺寸在弱光下具有优势,尤其是在最窄的焦距(长焦镜头)下,我们可以再现最佳的模糊背景效果。所以不要指望能拍出这些引人注目的肖像RX100马克III在变焦结束时可以使用相当于 70mm f/2.8 的镜头进行拍摄。这种光学器件会(非常!)远远超出终端。但至少近距离拍摄的照片(微距、近摄摄影和其他肖像)会产生更大的影响。
传感器很快就会成为必需品吗?
您现在已经了解,Type 1'' 传感器具有巨大潜力......但其实施要求很高。它的功能取决于其光学器件的质量,与配备较小传感器的模块相比,与之形成的相机模块更大、更昂贵、更耗能。然后,我们必须驯服它,为其开发完美的光学器件,并努力将其集成到工程师为每一平方毫米而奋斗的设备中。如果从松下的实验到更大规模的实施花了近十年的时间,那么 2023 年的 Type 1'' 传感器定义更好,速度更快(读取速度)。并受益于图像处理器的支持,最终能够驯服这头野兽。”
它们的出现也标志着摄影在高端终端销售争论中的重要性。这一重要性表明,如果数字契约已经消亡,那么制作图像的渴望和乐趣却比以往任何时候都更加活跃。为了使自己脱颖而出,品牌继续希望做得更快、更高、更强……和更大。但在您使用这些终端之前,请先查看测试。 Type 1'' 传感器是一种电子标准。因此,它必须被驯化。历史告诉我们,说起来容易做起来难!