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圖像傳感器的型號：IMX363／IMX400／IMX378／IMX586等索尼主流圖像傳感器型號對比分析

手機相機系統由鏡頭、傳感器、光圈和 ISP（圖像信號處理器，一般集成在 SoC 中）等部件構成，結合軟件算法，這幾點的優劣基本決定一部手機的拍照性能。硬件方面，由于體積和成本限制，手機的鏡頭和光圈并玩不出什么花樣，所以傳感器的重要性就更加突出。出于成本、產品定位和外形設計（攝像頭突起）的考慮，手機廠商會在不同機型上使用不同的圖像傳感器。本文將會給大家介紹一下主流傳感器的參數，參數對成像的影響，以及都被哪些手機采用。

傳感器參數的意義
有效像素、傳感器尺寸和（等效）單位像素尺寸是手機相機傳感器的核心參數。

傳感器尺寸影響什么？
忽略軟件算法和其它因素，傳感器尺寸越大越好。因為傳感器大小決定了有多少光被捕捉。拍照時，傳感器上每一個像素都紀錄“光信息”，傳感器尺寸大意味著更豐富的信息。這也就意味著“大底”傳感器能帶來更高的動態范圍、更廣的 ISO 范圍和更少的噪點。直接表現就是明暗條件復雜場景下更好的曝光和細節還原，以及暗光環境下更好的曝光和噪點控制。能在暗光和明暗條件復雜場景下表現優秀的話，手機在其它場景下的表現也不會差。

相機傳感器（圖源：網絡）

此外，在其它參數和拍攝條件（距離）一致的情況下，傳感器尺寸越大，越能實現物理背景虛化。不管算法摳出的虛化照片有多好，都不如物理虛化來的自然。大多數手機傳感器尺寸都不大，所以只能在很近的距離拍出物理背景虛化照片。松下 DMC－CM1 是傳感器尺寸最大的手機，1 英寸的傳感器能在不是很近的距離拍出漂亮的物理背景虛化照片。

非虛化模式下的物理背景虛化，效果自然

然后，在其它參數（鏡頭焦距）和拍攝條件（距離）一致的情況下，傳感器尺寸越大，成像的視角就越大。對于小尺寸傳感器設備來說，需要視角更廣（焦距更短）的鏡頭，才能實現合適的視角。

Lumia 1020 攝像頭突起顯著，1／1．5 英寸傳感器大于 99％的手機

大尺寸傳感器的缺點是占用空間大。因為不僅傳感器本身大，大尺寸傳感器也需要大尺寸鏡頭來覆蓋。鏡頭和傳感器都大的話，手機的厚度和攝像頭突起的體積就會不可避免地變高，也會占用手機其它部件的空間。選用什么尺寸的傳感器一直是手機廠商需要權衡的。

單位像素尺寸影響什么？
單位像素尺大小決定了傳感器的感光能力，越大意味著更好的暗光拍攝能力，最直觀的表現是噪點水平。

單位像素尺寸＝傳感器寬度／照片分辨率寬度
從公式可看出，有效像素、傳感器尺寸和單位像素尺寸是互相影響的。如果一個傳感器的單位像素尺寸大，那一般情況下它的傳感器尺寸就不會小。但有些傳感器像素太高，這時傳感器體積再大也避免不了單位像素尺寸的渺小。這時就會用到素四合一，用四個小像素合成一個大像素，把像素數量降到原來的四分之一。盡量用夠大的等效單位像素尺寸來彌補小像素感光能力不足的劣勢。

有效像素影響什么？
有效像素越大，解析度越高，照片細節更清晰。

IMX586 4800 萬像素放大更清晰（圖源：SONY）

但由于大像素會造成單位像素尺寸低下，所以在非光線充足的場景下，高像素拍出的照片噪點會相對明顯。目前解決高像素傳感器暗光噪點的方法是剛剛提到的像素四合一，下文也會介紹到采用該技術的傳感器。
主流型號參數一覽
索尼和三星統治了智能手機的圖像傳感器市場，其中索尼市場份額最大，幾乎所有主流手機都搭載了索尼的傳感器。下圖就是 2015 年之后（不包括 2015 年）發布的主流手機搭載過的相機傳感器主要參數。

采用各型號傳感器的手機都有哪些？
根據產品定位、主打功能、產品設計和供應鏈情況，手機廠商會決定產品所選用的傳感器型號，并與之匹配相應的軟件算法。看完主要參數后，我們來看一看有哪些機型采用了參數表中的相機傳感器，以及傳感器們的大致表現。

IMX362 是一款高端傳感器，主要被應用于 2017 年的旗艦機上，比如谷歌 Pixel 2 系列、努比亞 Z17S、vivo Xplay6 和 HTC U11 等。但由于競爭的激烈，不少中端機也搭載了 IMX362，比如魅族 M15、魅藍 E3、華碩 Zenfone 3 Zoom 和 Moto Z2 Play 等。

努比亞 Z17S
谷歌 Pixel 2 系列稱雄了 2018 前三個季度手機的拍照。雖然谷歌的算法功不可沒，但這也從側面證明了 IMX362 過硬的素質和大量的潛力。

IMX363
IMX363 是 IMX362 的升級版，主要參數一樣。同時 IMX363 也是 2018 年最被人熟知的傳感器，因為目前大部分旗艦機或以拍照見長的手機都搭載了 IMX363，比如谷歌 Pixel 3 系列、小米 8、vivo NEX、堅果 Pro 2S 和諾基亞 X7 等。其中最后兩款機型都是主打拍照的中端機，這進一步體現了廠商對于高端傳感器下放中端機策略的肯定。

堅果 Pro 2S

剛提到的這幾款機型都在相應的價位提供了最頂級的拍照能力，IMX363 的素質值得肯定。

IMX333
三星一直都有找索尼為自家旗艦定制相機傳感器的傳統，IMX333 就是為三星 Galaxy S8 系列定制的傳感器，之后也被 Galaxy Note8 所采用。在三星算法的加持下，IMX333 也是表現出了極強的實力，尤其是夜視儀般的夜拍。

三星 Galaxy Note8

從主要參數上看，IMX333 和 IMX362、IMX363 一樣。索尼給三星 Galaxy S7 系列定制的 IMX260 就和 IMX362、IMX363 有著千絲萬縷的聯系。雖然一般情況下新的傳感器都有更好的表現，但是這幾款不同時間面世的傳感器還是共享了很多基因。

IMX345
IMX345 是三星找索尼為 Galaxy S9 系列定制的三層堆棧式傳感器，之后也照例給了下半年旗艦 Galaxy Note9。IMX345 這個傳感器本身素質就很優秀，但它最大的亮點是內置了 DRAM。DRAM 是動態隨機存儲器，和電腦上的內存、顯卡的顯存類似。在相機傳感器上，加入 DRAM 的目的是實現幀數更高的視頻錄制。

三星 W2019 采用了和 Galaxy Note9 同樣的相機

在 DRAM 的幫助下，IMX345 能讓三星 Galaxy S9 系列和 Galaxy Note9 實現 720P 分辨率的 960fps 超級慢動作視頻。

IMX400
在三星 Galaxy S9 系列和 Galaxy Note9 之前，索尼就已經有兩代手機具備 960fps 超級慢動作視頻的拍攝能力。索尼 Xperia XZ2 系列和 XZ3 更是可以實現 1080P 分辨率的 960fps 超級慢動作視頻錄制。這都要歸功于世界首款內置 DRAM 的手機三層堆棧式傳感器 IMX400。

傳統背照式傳感器有兩層：照射像素和信號回路處理，IMX400 在這兩層之中加入了 DRAM 層。

從 2017 年 2 月開始，索尼發布了 Xperia XZs、Xperia XZ Premium、Xperia XZ1、Xperia XZ1 Compact、Xperia XZ2、Xperia XZ2 Compact、Xperia XZ2 Premium 和 Xperia XZ3 八款手機，它們都使用了 IMX400 作為主攝像頭傳感器。

索尼 Xperia XZ2

從參數上看，IMX400 的傳感器尺寸比上文提到的一眾高端傳感器都大，但由于像素較高，IMX400 的單位像素尺寸并不占優。可綜合來看 IMX400 性能依然強悍，算是索尼給自家機型開的小灶。

IMX378
IMX378 是 2016 年規格最好的傳感器，采用它的手機有在當年稱雄 DxOMark 排行榜的谷歌 Pixel 系列和性價比旗艦小米 5S。和 2015 年的 IMX377 一樣，IMX378 也被應用到了手機外的其它設備，比如卡片機。

IMX380
IIMX380 可以被看成是 IMX378 的升級版，兩者參數一致。和索尼特供 IMX400 比的話，IMX380 有著和 IMX400 一樣的大底，有著比 IMX400 還高的單位像素尺寸，性能非常給力。從搭載 IMX380 手機的成像能力來看，IMX380 確實是目前綜合性能最強的、開放使用的高端傳感器。

魅族 15

搭載 IMX380 的代表性手機有魅族 15 系列、魅族 16th 系列、魅族 16X 和華為 P20。這幾款手機都在相應價位提供了頂級的拍照體驗。

IMX600
IMX600 是華為為了奠定手機拍照領軍地位和索尼聯合打造的。1／1．7 英寸的傳感器尺寸只比“上古時代”的諾基亞 808 PureView、Lumia 1020 和松下 DMC－CM1 小，是當代主流手機之最。

P20 Pro 和 Mate 20 Pro 能夠直出 4000 萬像素的照片（分辨率 7296 x 6472），但由于此時的單位像素尺寸只有 1 微米，所以 4000 萬模式只適合光線充足的拍攝環境。

好在這兩款手機還有 1000 萬像素模式（默認開啟），拍攝 1000 萬像素（分辨率 3648 x 2736）照片時，像素四合一技術會帶來 2 微米等效單位像素尺寸，在光線條件不理想時帶來了頂級表現。

華為 P20 Pro

實際表現來看，華為 P20 Pro 和 Mate 20 Pro 都是毫無疑問的頂級。可惜 IMX600 被華為獨占，否則我們也許能看到其它廠家的算法給 IMX600 帶來的不同效果。

IMX586
IMX586 是現在最火的傳感器，延續了被華為獨占的 IMX600 的思路，給其它廠商開放了大底、高像素、具備像素四合一技術。

榮耀 V20

IMX586 的 1／2 英寸傳感器尺寸只比 IMX600 小，像素四合一帶來的 1．6 微米等效單位像素尺寸也很給力。如果調教得當，手機端有史以來最高的 4800 萬像素能帶來很高的解析度（光線充足條件下）。

目前搭載 IMX586 的手機有華為 nova 4、榮耀 V20。小米在不久前的發布會上也曾表示年后發布的紅米 Note 7 Pro 將會用上這顆 CMOS。

IMX519
IMX519 是 OPPO 和索尼定制的傳感器，首發在 OPPO R15 上，之后也出現在了 OPPO Find X、OPPO R17、一加 6 和一加 6T 上。傳感器參數平平，但經過不錯的優化，IMX519 還是在這些機型上呈現了符合產品定位的成像素質。

一加 6
IMX350
IMX350 是一款被許多機型采用的傳感器，由于性能較差，被不少機型當成了后置相機的副攝，比如魅族 15 系列和魅族 16 系列。

IMX350 也被當成過主攝，但這不意味著就 IMX350 主攝的手機拍不出好照片。從市場表現來看，在兩、三年前剛被采用時，結合優秀的算法，IMX350 可以拍出符合當時旗艦拍照手機水準的照片。

IMX386
IMX386 是魅族找索尼定制的，首發在了 2016 年的魅族 MX6 上，后期也開放給了其它廠家。搭載 IMX386 的機型有魅族 Pro 7 系列、魅族 MX6、小米 MIX 2、小米 6、小米 Note 3 和堅果 Pro 2 等，多為中、高端機型。和不起眼的參數一樣，IMX386 的表現不是很出彩，但也不算差。

魅族 MX6

IMX486
IMX486 和 IMX386 是近親，性能基本差不多。搭載 IMX486 機型有小米 6X 和華碩 Zenfone Max Pro M2 等，這兩款機型都是 2018 年優質千元機。

小米 6X

IMX376
雖然參數平庸，但是 IMX3767 是文中三款采用像素四合一技術的傳感器之一，但合完之后像素就變成了 500 萬。所以 IMX376 基本都被作為后置相機的第二攝像頭或前置攝像頭，比如小米 6X（后置第二攝像頭）和魅族 15 系列（前置）。

IMX351
IMX351 是文中參數最差的傳感器，但也是最有意思的。因為最著名的采用 IMX351 傳感器的手機是旗艦機——和三星 Galaxy S／Galaxy Note 系列對標的 LG V30 和 LG G7 ThinQ。但出乎意料的是，LG G7 ThinQ 的拍照能力竟然還相當不錯，可見算法有多么重要。

左：LG V30，右：LG G7ThinQ（圖源：andoridpit）

其它搭載 IMX351 傳感器的手機有 HTC U Play 和華碩 ZenFone 4 Pro（副攝）。

傳感器只是拍照性能的一環
雖然前面說了那么多傳感器規格對成像的影響，但大家依然要明白，決定手機成像效果的因素還有很多。比如 ISP、防抖、光圈、鏡頭和軟件算法等，其中軟件算法影響很大（算法的力量：如何讓 3 年老機勝今年旗艦）。假設一部手機的傳感器頂級，但軟件算法很差。那么這部手機就不能充分挖掘傳感器性能，最終成像效果只能算是不錯。反過來，在頂級拍照算法的加持下，傳感器性能稍微不錯的手機能也拍出頂級的照片。所以傳感器只能決定手機拍照性能的上、下限，最終拍照能力具體落在什么高度還要看算法。

圖像傳感器的型號：圖像傳感器 ｜ CMOS & CCD選型參考

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【引言】
在電子化、數字化的整體趨勢下，現實世界中的物理維度通過各式各樣的傳感器被轉換成了電學量，極大地便利了信息的存儲與傳播，以及在數字世界中對物理世界的digital twin的重建。在光電圖像領域，尤其是在消費電子領域，CMOS和CCD應該算是應用最為廣泛的兩類圖像傳感器。光電類產品研發的過程中，往往需要根據產品的設計指標和光學性能等參數，對CMOS/CCD這類圖像傳感器進行選型。本文從光電傳感器的原理出發，針對CMOS和CCD選型過程中需要考慮的關鍵性能參數進行簡單說明。
【光電傳感器工作原理】
如圖所示[1]，光子（Photon）在光敏面激發出電子（Eletron），激發出的電子數與光子數之間的比值即為量子效率；隨后激發出的電子被存儲在對應像素的阱中，像素阱的滿阱容量和像素面積呈正相關，當像素阱被電子填充滿，此時對應的是采集圖像中觀察到的光照飽和的情形；后續的步驟則是將每個像素中的電子通過ADU單元放大為電壓信號。對應的流程也可以從下圖中看到[2]。
【性能參數】
整個轉換的過程中涉及到的噪聲包括光子的散粒噪聲（Shot Noise）、電子器件的暗噪聲（Dark Noise）以及ADU模塊的讀出噪聲（Readout Noise）等。
其中光子散粒噪聲是由于光的粒子性帶來的光子數統計漲落，符合泊松分布，散粒噪聲等于接收到的光子數的平方根，因此接收到的光子數越多，相應的散粒噪聲的信噪比越高；暗噪聲指像素內部產生的熱噪聲，可以理解為電子的散粒噪聲，像素的暗噪聲隨著溫度的升高和積分時間的增大而變大，一般相對于讀出噪聲可以忽略不計，除非進行長時間曝光時，需要對暗噪聲進行計算（暗電流和曝光時間的乘積的平方根），例如天文攝像這種極暗情形下的成像，一般采用制冷CCD（cCCD）來進行成像；讀出噪聲指像素阱內電子轉換成輸出電壓信號過程中所有噪聲的統稱（RMS），讀出噪聲隨掃描頻率的增加而增加，更小的讀出噪聲意味著能夠檢測到更小的信號。
與噪聲相對應的，圖像傳感器元器件參數中往往會提到“絕對靈敏度閾值”（Absolute sensitivity threshold），代表平衡噪聲級別所需光子的最小數量。
低光照條件時，讀出噪聲為主要噪聲；光照條件增加時，光子散粒噪聲增加甚至超過讀出噪聲變為主要噪聲。
參數“動態范圍”（Dynamic range）指可接收光信號最大值與最小值之間的比值，表明了相機型號探測最大和最小光強度的能力動態范圍越大，對光信號的量化間隔越小，能夠探測到更多細節光敏器件的動態范圍定義為輸出的飽和電壓/無光照時的噪聲電壓，這個噪聲電壓可以是讀出噪聲或是暗噪聲。與之比較類似的參數“信噪比”（SNR），定義的區別是信噪比考慮所有的噪聲影響，包括散粒噪聲[3]。
除此之外，常常需要考慮的是圖像傳感器的像素尺寸，像素尺寸對應了圖像中每個單元的尺寸大小，因此像素尺寸越小，圖像的空間分辨率也就越高，一般而言，從空間分辨率考慮的像素尺寸，同時要與與之匹配的鏡頭光學性能進行校驗，明確是光電傳感器的像素分辨率還是鏡頭的光學空間分辨率會導致整體系統的分辨率瓶頸；另一方面，隨著像素尺寸的減小，接收到的光子數和像素阱容量減小，導致信噪比（SNR）和動態范圍（Dynamic Range）變差，因此一味追求小尺寸高分辨率反而會導致圖像質量的惡化。所以一般而言，像素數量一樣的情況下，像素面積越大的CCD/CMOS成像質量越好，這也是為什么手機廠商一方面會說自家采用的傳感器的像素達到了千萬級甚至億級別，另一方面會提到整個感光面積達到了1/1.33英寸的級別。
【CCD/CMOS】
在圖像傳感器領域，CMOS屬于后來者，不過出于其較低的制造成本以及不斷提高的成像性能，CMOS逐步吞食了CCD的大部分應用場景。傳統意義上來說，CCD的量子效率、動態范圍優于CMOS；但是CMOS的掃描行頻高于CCD，而且CMOS的價格成本和功耗低于CCD。不過隨著CCD和CMOS的不斷改進，兩者之間的性能區別已經模糊，在商用及便攜移動應用領域，CMOS逐漸取代CCD（索尼于2017年宣布停產CCD），CCD優勢應用在于高質量和高靈敏度成像上（以及紅外成像）。CMOS芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D轉換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上，也正是因為此，CMOS的像素中光敏面積的填充率往往低于CCD，相應地，CMOS在其光敏面前可添加微透鏡陣列[4]，用于將光束聚焦到光敏面上，提高受光的效率。
【實例說明】
表中對比了某公司的兩款CMOS產品，可以看到A款的靈敏度比B款高出接近兩個數量級，相應地它有更小的噪聲和更高的信噪比和動態范圍；同時如果采用A款CMOS，鏡頭的孔徑可以相應減小，也就降低了光學設計的難度。從表中的備注6可以看到，暗噪聲對應的曝光時間為10ms，因此當CMOS工作在高于100Hz及以上的頻率時，相對于讀出噪聲，兩款CMOS的暗噪聲都可以忽略不計，因此在考慮動態范圍的時候，以讀出噪聲作為基準計算的動態范圍更符合實際應用，可以作為電路中ADC選型的參考。
【參考】
FLIR: How to evaluate Camera Sensitivity.EMVA1288-3.0: Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras.Jerome, W. Gray (2017): Practical Guide to Choosing a Microscope Camera. In Micros. Today 25 (5), pp. 24–29. DOI: 10.1017/SX.PCO Imaging AG.: pixel size & sensitivity.

圖像傳感器的型號：尼康單反相機圖像傳感器型號一覽

尼康D800上搭載的索尼IMX094圖像傳感器
Chipworks公布2004年之后尼康10臺單反相機所使用的圖像傳感器型號數據。
這10臺相機所使用的傳感器大致可以分為兩大陣營，其中有6臺相機的傳感器由尼康自行設計、瑞薩制造，另外4臺相機的傳感器則來自業界競爭對手索尼。
Chipworks指出，在其目前測試的全畫幅相機當中，D800上搭載的索尼IMX094圖像傳感器擁有最小的單位像素尺寸（4.75μm），而各種評測也表明D800的畫質已經接近中畫幅相機。有趣的是，索尼并未在其最新的頂級單電相機A99上使用這塊傳感器。
也許人們會感到奇怪，為什么尼康會使用索尼的傳感器，而索尼又何以成全競爭對手呢？聯想到三星與蘋果公司最近的專利案，再結合蘋果手機/平板電腦與三星之間的芯片采購合同，人們可能就不難理解數碼產品界這剪不斷理還亂的關系了。

圖像傳感器的型號：索尼IMX圖像傳感器各型號的命名規則？

太亂了，到底怎么看？260竟然比298都強，298又比286強，378按理說應該比2系列強一個檔次，然而也就是比260強不到哪去。到底怎么看？
很遺憾的是，IMX 系列傳感器的編號似乎是沒有規律的。
有一條接近規律的，就是 IMX*** 同系列產品一般后兩位數相同，升級換代的時候百位數依次增加。中畫幅有 IMX161/261/361/461，IMX211/311/411，一英寸 IMX183/283/383。
但是這條規律的例外也有很多的……比如 IMX210/310/410，分別用于索尼 a6000（APS-C，Exmor）、a9（全畫幅，Exmor RS）、a7M3（全畫幅，Exmor R），完全就不是一個技術迭代的關系。
后綴一般是表明某個型號的小變種，比如 IMX309AQJ 就是用于尼康 D850、IMX309BQJ 則是用于尼康的 Z 7。