三星2亿像素CMOS已有多款,但真的都很强吗

2019年11月初在结束了对小米CC9 Pro的评测后,我们三易生活认为,其必然将引领智能手机影像设计的一个全新时代。


但当时我们之所以会有这样的想法,并不完全因为“1亿像素”很有噱头,而是更多地考虑到了这款机型对于机身内部结构、光学设计,甚至SoC性能演进方向的长期影响。

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一方面,小米CC9 Pro配备的三星HMX CMOS,拥有在当时看来匪夷所思的1/1.33英寸大底。事实上,这款CMOS尺寸在此后的很长一段时间里,几乎成为了手机行业的“顶级标杆”。直至如今,不少2022年亮相的影像旗舰机型里,主摄CMOS甚至都还维持着与当年CC9 Pro相同(HM3、GN1、GNV)、甚至更小(IMX766、IMX787)的尺寸。


另一方面,前所未有的大底也意味着手机厂商必须去定制更高精度的光学镜头,才能实现在尽可能薄的体型里满足CMOS的进光量与解析力需求。而从后续发布的机型来看,各种高成本的镀膜技术、更复杂的镜头用料(比如超低反射镜片、玻璃镜片)、包括更积极地与传统光学大厂(蔡司、哈苏、徕卡)合作设计的镜头结构等,基本也都是在这个时期开始兴起。

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但如果用过小米CC9 Pro,你可能还会记得,其相对孱弱的性能的确给影像体验带来了一些问题。并且有意思的是,也正是在此之后,主流手机芯片厂商几乎都开始快提升旗舰SoC的影像算力。特别是在今年的第一代骁龙8、Exynos2200平台上,它们所配备的ISP都“恰好”能够处理1.08亿像素的30fps预览+连拍合成。


虽然我们承认,如今以各类“1亿像素”、“5千万像素”为代表的超大底、超高像素设计,已经成为智能手机影像设计的绝对主流方向,而且用户体验也有着不错的表现。但面对即将到来的“2亿像素”,我们还是需要提醒一下大家,目前最好是保持相对谨慎的态度。


首先,目前的2亿像素CMOS不够“大底”


2019年年底,初代1.08亿像素的三星HMX CMOS登场时,基本上可以视作是此前那些4800万、6400万像素方案的“等比放大”版本。而之所以说“等比放大”,是因为其在提升总像素数量的同时,相比此前的其他大底CMOS并没有缩小单像素尺寸。


请注意,这一点很重要。因为它意味着当用户开启“全像素模式”时,最初的1亿像素大底,起码在每个像素的感光能力上相比此前技术已经很成熟的那些高像素CMOS,是没有倒退的。

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相比之下,如今的2亿像素CMOS方案就显得不那么乐观了。到目前为止,我们已经得知三款2亿像素CMOS的技术信息中,包括最初的HP1、疑似三星独占的HP2,以及当前“最新”的HP3。在这三款CMOS里,HP1和HP2都是1/1.22英寸、单像素0.64μm的规格,而HP3则更“离谱”,它只有1/1.4英寸、单像素更是史无前例地缩小到了0.56μm。

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无论HP1还是HP3,它们的单像素尺寸相比主流的1亿或5000万像素CMOS都有“缩水”


当然,“得益于”新的半导体工艺和CMOS结构设计,新方案能够在像素面积、CMOS面积做得更小的同时,确保感光能力不退步。但问题在于,如果这种说法真的成立,为什么大家还会推出诸如GN2(1/1.12英寸,单像素1.4μm)、IMX989(1英寸、单像素1.6μm)这类,明显追求更大底、更大单像素尺寸的CMOS呢?


其次,2亿像素会导致算力再度不足


大家可能曾注意过这样的一种现象,在一些定位相对较低的机型上,相机预览界面与最终拍出来的照片在颜色上往往会有较大差异,而且这类机型在按下“快门键”的那一瞬间,还会有一种轻微的卡顿、迟滞感。但在大多数中高端乃至旗舰机型上,无论怎么调整拍照模式、叠加多少滤镜,取景器里的画面和拍出来的照片都会高度一致,而且按下快门的瞬间手机也不会有“突然卡一下”的感觉。


为什么会有这种差异?这其实涉及到了智能手机的两种不同拍照模式,普通拍照与ZSL(zero shutter lag,零快门滞后)拍照。

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在普通拍照模式下,用户启动相机APP后,CMOS只会以很低的像素运行,捕捉用于提供预览的画面信息就行。只有在按下快门后,CMOS才会真正开始“全分辨率”运作,用全部的像素捕捉光线信息、并生成照片。很显然,“普通拍照模式”下CMOS只有在用户按下快门后,才开始真正满负载运作,因此在预览时不怎么占用主控的算力,但也正因如此,就会有一个“模式转换”的延迟,而且难以实现诸如实时追焦等功能。


相比之下,在ZSL模式中只要打开相机APP,CMOS就会立刻开始以30FPS的速度连拍,ISP也在不断地处理和生成照片,同时将它们显示在屏幕上。也就是说,用户此时在屏幕上看到的“取景画面”,实际上是已经生成好的连拍照片了。当用户按下快门的时候,手机只需要将这一瞬间已经生成的照片保存下来,瞬间就能完成拍摄的过程。

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SoC通常会单独列出ZSL模式下的拍照分辨率,因为这一模式更吃算力


很显然与普通模式相比,ZSL模式不仅能消除快门延迟,而且最大的好处是能够实现真正的、“所见即所得”的取景体验。特别是对于一些主打逆光、滤镜、夜景功能的机型来说,能不能让用户启用相关(拍照)功能后,立刻就在取景画面里看到处理后的预览效果,显然是至关重要的。

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三星S22U因为SoC升级,支持了前代不具备的1.08亿像素ZSL拍照,这也使得其成像算法不同于前代


那么问题就来了,对于当前最新、性能最强的智能手机移动平台来说,它们所能支持的最高ZSL拍照分辨率是多少呢?其实是1.08亿像素,更高像素的话就必须使用“普通拍照模式”,来将预览与拍照处理分开进行。


这也就意味着,至少对于当下的旗舰机型来说,它们还无法真正完美实现2亿像素“在任何时候都全像素全开”。事实上,即便目前还没有拿到相关机型,但我们也敢说,在当前任何一款配备“2亿像素”CMOS的机型上,一旦用户手动开启2亿像素模式,那么相机的功能必然会大幅受限,甚至成像速度也没法做到瞬间完成(也就是说,按下快门后大概率要等待、要转圈圈)。


这样一来,当年在小米CC9 Pro上曾出现过、因为算力不足而导致的影像体验短板,自然就会在接下来的2亿像素机型上“复现”。


最惨的是,2亿像素还没上市就已注定不太“旗舰”


2019年11月,小米CC9 Pro首发了HMX这款1.08亿像素的大底CMOS。紧接着几个月之后,随着小米10系列、三星Galaxy S20 Ultra的发布,“1.08亿像素”被牢牢打上了“旗舰”的标签。直到2020年11月中旬,也就是HMX亮相整整一年后,才迎来了首款明确面向“非旗舰机型”的1.08亿像素CMOS方案HM2,以及其首发机型Redmi Note9 Pro的亮相。

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相比之下,如今的2亿像素CMOS显然就没有这么好的待遇了。1/1.22英寸的HP1和HP2能不能算“顶级大底”尚且还有争议,但这两款CMOS的首发机型都还没有发布,三星方面就端出了明确为中端机型准备的、小底低规格的HP3(2亿像素、1/1.4英寸)。

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这是什么概念呢?举个例子,就好比当年魅族前脚拿联发科Helio X25去做了旗舰机Pro 6,后脚红米方面就高调发布了采用相同平台的红米Pro,显然瞬间就没人会觉得魅族Pro 6算“旗舰”了。而且,当年这件事还姑且能说是竞争对手间的市场策略,可如今HP3对HP1/HP2的“背刺”,却完全是由三星方面一手操持。

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换句话说,如果HP1、HP2真是定位很高的2亿像素旗舰CMOS,三星方面断然不可能“自贬身价”。之所以他们会在首批搭载2亿像素CMOS的机型还没上市时,就公布疑似市场定位更低的新款2亿像素CMOS,唯一的解释,可能就是HP1/HP2这两款2亿像素方案,在三星看来本就不是什么需要刻意去“保护”的旗舰产品。


换句话来说,既然厂商自己都不觉得2亿像素是太过值得重视的“里程碑”,那作为用户,又何必急急忙忙地去追这个新呢?


【本文图片来自网络】

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