为何5000万像素已成为主流，亿级CMOS却没有

龙飞

如今在手机影像领域，一直都存在着两种不同的声音。第一种观点是认为要提升手机的影像能力，必须要使用感光面积更大的传感器，这就是大家常听到的“底大一级压死人”，而另一种观点则认为，高像素才能带来高解析力。这两种观念上的分歧，所代表的其实正是当前CMOS传感器的两个不同发展方向，即大尺寸和高像素。
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8 R* ~2 u4 w6 f5 X$ O5 r事实上，用于手机的CMOS传感器突破亿级像素始于2019年8月，当时三星推出了首款亿级像素传感器HMX，其拥有1/1.33英寸的尺寸和0.8μm的像素大小。差不多同一时期，旗舰影像机型所使用的传感器往往最高也只有6400万像素，因此前者的像素优势可谓十分明显。同时由于还支持4像素合1模式，使得在暗光环境下能够获得更大的进光量，因此可谓是风头一时无两。

; ~6 m8 `% k# Z! N* A5 k搭载三星1亿像素传感器HMX的小米CC9 Pro
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; |! B# _/ l$ r) G& d9 n* j& o但一直以来在影像领域，像素数量并不是决定画质的根本因素，虽然高像素能够以较为“另类”的方式来实现变焦等作用，但同样是在具备多像素合一的情况下，像素更少也就意味着像素尺寸越大，因此在暗光等环境下，大底低像素CMOS的表现也通常会有着更为出色的表现。
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' w, U5 P  P7 a. W3 K而回到传感器本身，三星依旧持续在将亿级像素CMOS进行迭代，先后有HM2、HM3、HP2、HP3等一系列高像素传感器面世，如今更是已经达到2亿像素。其中例如HP2，在1/1.3英寸的中等尺寸下可以降低对机身内部空间的要求，同时由于具备“Super QPD”和双斜率增益电路，因此也解决了高像素传感器在对焦速度、色彩动态范围方面的困扰。
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三星Galaxy S23 Ultra独占的HP2拥有诸多可以改善拍摄体验的技术

( h4 [9 x- T: U/ \- I( \3 R不过三星历来有独占的习惯，因此截至目前，除了Galaxy S23 Ultra之外，暂时还没有其他厂商的机型配备这款2亿像素旗舰CMOS。相较之下，三星旗下其他亿级像素CMOS除了像素数量外，几乎全面落后，因此目前在旗舰影像机型中也已经越来越少见到亿级像素传感器的身影了。
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; N1 w2 m0 u/ w5 y6 y& A0 b搭载三星2亿像素HP3的真我11 Pro+
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其实同为这个市场头部厂商的索尼、豪威，都有各自亿级像素产品的规划，豪威甚至还有2亿像素级别的产品，但这两家的相关产品尚未公布具体的量产信息。由此不难发现，超高像素CMOS方案实际似乎已经开始被主流的旗舰市场排斥。但在这里唯一一个比较好的消息，是中低端亿级像素传感器往往会被执行越级配置策略的机型采用，因此在中端市场并不缺乏它们的身影。
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9 h+ K  g4 o3 u4 w9 Z1 y以苹果iPhone 13 Pro Max主摄传感器为参照，大底传感器的尺寸变化

- A% z- I6 e  f相较之下，大底解决方案最大的好处就在于天生具备更多的进光量，在暗光或复杂光线的环境下能够获得更多的细节，并且还具备更高的信噪比和更高的动态范围。在相同光圈的前提下，大底方案会有更好的虚化效果，同焦距时大底方案的视角也会更广。

搭载长焦和索尼IMX766的OPPO手机结构图，光路设计十分复杂

5 t0 H* U/ B  n显然，大底CMOS并非没有缺点，由于其对于光学模组的依赖程度更高，因此整个模组的体型相对也更大，对机身内部空间的设计要求就更高。因此如今可以看到，市场上主流的顶级影像旗舰几乎个个都有体型夸张的后摄模组，而且为了安置潜望式长焦，这类机型通常体型上或多或少都有些妥协。

7 u6 Q# N) H6 H! |) \2 X7 W  S. P而在像素选择方面，上游传感器厂商在经过了诸如1200万像素、4800万像素、6400万像素，以及1.08亿像素等尝试后，综合ISP硬件、算法、存储容量等多方面的因素，最终选择了5000万像素这个中间值。据第三方市场调研机构日本TSR公司近日公布的相关数据显示，5000万像素传感器在2020年的出货量仅为1600万颗，但到2026年，预计CIS全球手机市场5000万像素传感器的出货量可能激增至10亿颗。这也就意味着，未来5000万级像素这个赛道或将有着极大的潜力可供挖掘。
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当确定像素值后，传感器厂商在比拼CMOS尺寸的“军备竞赛”也就此展开，更是从索尼IMX766的1/1.56英寸一路攀升，到了如今IMX989的1英寸。而且为了配合大底方案，影像旗舰还不约而同地基于“多摄融合”理念，加入超广角、人像、长焦等不同镜头，并配合相同数量的传感器，以应对用户对手机拍摄的不同需求。

以OPPO今年的影像旗舰Find X6 Pro为例，就配备了目前顶级影像旗舰的标配、基于IMX989的1英寸广角大底，配合1/1.56英寸大底IMX890组成的“全大底三主摄”后摄。在小米13 Ultra上，则采用了一枚IMX989和三枚1/2.51英寸IMX858构建的“徕卡四摄”影像系统。而vivo X90 Pro+上后摄模组则更加复杂，是由1英寸的IMX989大底广角、1/2.4英寸的IMX758、1/2英寸的IMX598，以及1/2英寸的OV64B组成的全焦段蔡司四摄。
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% H' q: g: A* G* A! e. R9 ^+ ^在旗舰影像手机这般复杂的多摄系统背后，实际上也代表了相关厂商在调教、适配、影像算法、影调质感等方面的诸多努力。但如果只是一味地将这些硬件堆叠在一起推向用户，则后果大概率是灾难性的，毕竟对于大多数用户来说，如果需要自己去手动选择哪个镜头或是使用哪一个传感器，学习成本就太高了。
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! f$ }2 L+ _# N所以手机厂商不约而同地选择了将影像旗舰的后置多摄设计为“全主摄”的形式，即其中的摄像头全部具备主摄素质，甚至没有主副之分。在这样的情况下，当用户进行拍摄时，手机就会根据场景或模式来自动选择镜头，尽量减少需要用户参与的繁琐步骤。

' o, a! W5 P' F5 S: h: Q; R* {0 g大底5000万像素方案由于大多采用全主摄设计，因此后摄模组体积通常会更大

; W9 i9 `; N, F9 Q) K4 e% ?事实上，这也正是包括苹果在内的诸多手机厂商所采取的解决方案，即用素质最优化的硬件来解决能不能拍的问题，再将复杂的选择交由手机自行完成，此时用户需要做的就只是找到要拍的对象、再按下快门。

通过比对亿级高像素和大底5000万像素方案不难发现，前者虽然在对光学模组、内部空间等方面的要求相对不高，却对用户提出了较高的要求，比如暗光下可能需要更长的曝光时间，需要学习各种模式和设置等等。反观如今的大底5000万像素方案，由于大部分工作均由手机厂商完成，使得用户需要介入的部分越来越少，因此也能够以更纯粹的方式来体验影像带来的乐趣。