主摄CMOS哪家强?2020年安卓旗舰后摄盘点:定制为主 大底称王!

一、前言:旗舰后摄竞赛迈入新纪元 大底后摄已成标配

在性能、屏幕、外观受限于技术高度同质化的当下,影像系统就成了手机厂商自由度最高的地方。不同的CMOS传感器及镜头规格,三摄、四摄乃至五摄的组合,再搭配各家独特的算法调教,即便是采用相似影像配置的两部手机也会出现不尽相同的结果。正是如此,每当一年一度的手机旗舰大战打响,各家之间影像能力的比拼就当仁不让地成为这场竞赛中的重头戏。

虽然发展到如今,手机摄影已经逐渐完成了从直出到计算摄影的蜕变,但这并非意味着,硬件的发展就会停滞不前。

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以索尼传感器为例,从2013年的IMX 135发展到如今的IMX 700,在长达7年的历程中,CMOS经历着堆速度、对焦方式、像素数量等规格的不断演进,甚至还有着Quard Byer、RYYB滤光片这样的新技术加入,为手机拍照带来革命性的改善。

其中最为鲜明的变化依然是尺寸从曾经的1/4英寸到现在最高1/1.28英寸的大小,CMOS的尺寸几乎翻了一番,甚至已经摸到了卡片机的门槛。

正所谓底大一级压死人,这一铁的定律在常规条件下依然于手机摄影中存在。到了2020年,肉眼可见的所有旗舰新机都纷纷在主摄CMOS尺寸上突破了1/2英寸的大关,即便是最常见的IMX 686这一公版CMOS也达到了1/1.7的尺寸,毫无疑问大底主摄已经成为了标配。

接下来的问题就是,在清一色的大底主摄之中,不同型号的CMOS又有何规格上的差异?在实际现中又会如何?本期主摄盘点,就集中了当今市面上较具代表性的7款CMOS来一一详解。

二、规格一览:定制化CMOS成旗舰青睐 但有OV一匹黑马杀出

本次我们要介绍的大底CMOS共有7款,它们都是今年或去年年底首次上市的新品,索尼阵营分别有IMX 686(1/1.7”)、IMX 689(1/1.43”)及IMX 700(1/1.28”),三星阵营则为S5KHMX(1/1.33”)、S5KGN1(1/1.31”)和S5KHM1(1/1.33”),甚至连曾经一直被认为是底端产品的豪威也有一款旗舰级的大底CMOS——OV48C(1/1.3”)面市,在不久前于小米10至尊版上首次亮相,赢得了不少的称赞。

表面上,这七款CMOS之间的旗舰影像之争是大底间的竞赛,但在更深一层的意义上,这也是定制与公版间的一场较量。IMX 700、IMX 689、S5KHMX、S5KGN1、S5KHM1这五款皆为厂商定制CMOS,按照厂商的需求,做了对应方向的优化和调整,且只对对应厂商开放。而IMX 686和OV48C皆为公版产品,规格固定,向市场开放出售不受限制。

客观来说,定制版与公版并没有必然的优劣之分,它们的高低完全取决需求和设计时定位的考量。

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一些定制CMOS甚至会搭配定制的镜头模组来使用

从营销角度来考虑,定制版相较于公版则更占优势,可以在宣传时为用户留下更深的印象。并且综合成本,像OV48C这种规格的大底公版CMOS,其成本并不能在与定制版CMOS的竞争中占据绝对的优势。考虑到营销的优势以及定制版可以更好的设计参数规格,这都使得定制版更受厂商们的青睐

换位到消费者,我们自然不用考虑太多,依然是实际效果来说话。客观来说,公版更像是”水桶机“,在其定位区间会做到尽量的均衡。而定制版则会有更多的差异化设计,这些差异化设计都将会是未来极好的卖点,也会更有针对性的去吸引用户。

接下来,就让我们从规格上详细分析,来看一看大底之间,定制与非公之间,到底有着多少的相似和不同。

从规格上划分,最近的定制版CMOS主要有这三个定制方向:高像素、对焦和进光量。接下来先看看三个方向的定制CMOS,再了解一下公版方案。

—— 一亿高像素

目前采用1亿高像素的CMOS共有两款,一是S5KHMX,另一款则为S5KHX1,虽然两者像素相同,但是后者看起来更像是前者的升级版。

1、S5KHMX

S5KHMX是最早发布的一亿像素手机CMOS,其最大像素数为108M,尺寸达1/1.33”。不过比较遗憾的是,S5KHMX的像素合成方式为四合一,在单个像素大小为0.8微米的前提下,即便经过合成也只能输出单像素大小为1.6微米的照片,与GW1还有IMX 586这些已有的产品相同,仅仅是像素更高,解析度更强而已。

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S5KHMX样张

2、S5KHM1

S5KHM1与S5KHMX的规格十分相似,但是又有一些惊喜的升级。二者都是1/1.33英寸的大小,都是0.8微米的单像素尺寸、都拥有着1亿像素的极高像素数量。

不过S5KHM1从像素四合一升级为了像素九合一,这意味着当光线不足时,S5KHM1可以利用像素九合一后高达2.4微米的单像素去记录景色,生成一张1200万像素的照片。

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S5KHM1样张

——对焦

和一般在CMOS上埋设PD对焦点不同,对焦特化型的CMO的定制主要分为两种,一是全像素双核PD对焦,另一种则为今年全新推出的全像素全向对焦方案。

1、S5KGN1

S5KGN1是三星最新推出的定制主摄CMOS,尺寸略有增大,来到了1/1.31”,像素数量直接变为5000万像素,支持全像素双核PD对焦,不会再有此前一亿像素对焦上的老大难问题。                                

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S5KGN1样张

3、IMX 689

IMX 689由OPPO向索尼定制,其尺寸为1/1.43”,4800万像素,单像素大小为1.12微米。IMX 689最具特点的是采用了2×2 OCL的方案,从而使得IMX 689拥有了目前手机中最佳的对焦速度和表现。

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IMX 689采用的2×2 OCL方案相较于传统的微透镜方案有着明显的不同。四个像素对应一个微透镜下,IMX 689可以通过任意方向的像素开关,从而拥有任意方向的相位检测能力,对焦性能相较以往大大提升,尤其是传统的双核对焦最头疼的水平方向对焦都不再是问题。

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另一方面,由于2×2 OCL拥有更好的光学特性,因此IMX 689在暗光下的对焦性能也丝毫不减,保证了在暗光环境下也能正常工作。

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2×2 OCL有这么多的好处,自然也会有一定的损失。因为用一个大的微透镜取代了每个像素一一对应的微透镜,所以IMX 689的4800万像素直出模式在解析度上的表现低于预期。

此外,除了对焦这一最大的亮点外,IMX 689还支持双原生ISO输出以及实时HDR拍摄功能,这在同档产品中也十分少有。

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IMX 689样张

——进光量

1、IMX 700

虽然IMX 700也采用了全像素双核对焦的设计,在对焦性能上要优于一般的CMOS,但对于IMX 700这颗CMOS来说,最大亮点毫无疑问是其独特的RYYB排列设计所带来的进光量上的提升。

相较于传统的RGGB排列,RYYB排列可以吸收额外的红色光参与成像,理论上进光量提升了有40%,这就为它带来了前所未有的夜拍能力。

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RYYB阵列将绿色滤光片换成黄色 进光量有了近40%的提升

除了对焦和RYYB排列外,IMX 700的基础参数也相当诱人,它的CMOS尺寸达到了1/1.28”,单像素大小1.22μm,几乎是目前最大的手机CMOS,而像素数量也控制在了5000万,保证处理数据不会太大的同时也拥有不俗的解析度表现。

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IMX 700样张

——公版

说完了定制,再来谈谈两个公版。

索尼IMX 686可以视作是IMX 586的高像素版,从4800万像素升级为6400万像素,在单个像素尺寸维持0.8微米不变的前提下,整体尺寸水涨船高,来到了1/1.7英寸,实际表现被厂商吃透了算法后的IMX 586相近,不过在解析度上有着进一步的提升。

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IMX 686样张

至于豪威推出的OV48C传感器,则是今年杀出的一匹黑马。它拥有4800万像素,1/1.3英寸的尺寸以及1.2微米的大像素,采用标准的4单元RGB拜耳阵列,支持像素四合一输出一张1200万像素的相片,对焦方面是传统的PDAF对焦,不过结合自身需要做了形状设置上的改进。

从参数上来看,这是一颗标准的常规大底大像素CMOS应有的规格,可谓一颗均衡的大底CMOS。

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不过这也并不意味着它不会有独门绝技。在图像处理方面,OV48C支持双原生ISO合成输出,还支持实时HDR,这都可以大大减轻手机DSP处理器的压力,无论拍照还是摄像都可以记录下更为丰富的细节。

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OV48C 样张

三、实拍对比:硬件决定基本表现 实际样张差距更明显

从理论规格上,我们得以看出不同CMOS的优点及长处。而这些参数上的差异,体现在实际使用中究竟会怎样,就需要实拍对比来进行详细的说明。

这里需要提前说明两点。一是由于现在计算摄影的广泛使用,手机拍照绝对少不了算法的参与。考虑到不同手机算力和厂商算法的不同,很难通过简单的样张对比就为CMOS之间的优劣下定论,因此本实拍对比仅仅是针对此前说到的差异提供一个有限的参考。

二是由于持有机型的限制,本次实拍对比仅选取了搭载IMX 689、S5KHMX、OV48C和S5KGN1的四款机型进行对比。不过,S5KHM1可以视作S5KHMX的加强版,效果可以通过其表现推出,IMX 686则由于优化仍不成熟,表现整体上可以视为IMX 586的解析度强化版,其他方面相较于IMX 586则没有太大的领先。

1、动态范围

在大光比的场景中,如何能够表现处高光和暗部的细节,对于CMOS的动态范围是一大考验。在都开启HDR的前提下,更大的单像素尺寸、以及双ISO合成输出这些特性都是大大的加分项。

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IMX 689 自动模式直出

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OV48C 自动模式直出

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S5KHMX 自动模式直出

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S5KGN1 自动模式直出

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从左到右 按顺序排列

一组夕阳下的照片,由于落日晚霞较高的亮度,一般手机在拍照时都会使得周围正常的景色亮度偏低,从而影响照片整体的观感。

从结果来看,IMX 689动态范围的表现最为优秀,暗部与高光处的细节保留得最为完整。其次是OV48C,它在风格上并没有像前者那样暴力HDR,因此在暗部及亮部细节都稍逊一筹。

表现较一般的则是S5KHMX,其一亿像素下像素四合一后的单像素尺寸与常规尺寸相同,因此动态范围的表现也限定在了一般水准。HDR模式很难触发,笔者甚至不得不手动开启HDR才能获得更好的表现。虽然高光细节有小优势,但是整体画面偏暗,由于高像素带来的高数据量,使得后处理上更不占优势。

S5KGN1则小胜S5KHMX,但由于它缺乏光学防抖,拍照偏向快门速度而非长时间曝光(这几款手机中只有它做到了无加载秒拍秒出),因此画面经常会较暗,暗光堆叠上表现也稍差,放大看会发现一定的噪点。

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IMX 689 自动模式直出

 

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OV48C 自动模式直出

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S5KHMX 自动模式直出

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S5KGN1 自动模式直出

或许夕阳场景比较极端,那么这一组照片更能说明问题。虽然S5KHMX有着天然的像素优势,但是其成像的细节层次却有些对不起高像素,右边柳树丛的暗部细节也同样稍差一些。

2、解析度

在解析度上,毫无疑问S5KHMX和其升级版S5KHM1会拔得头筹,一亿像素的优势,在光照良好的条件下,会淋漓尽致地体现出来,记录下更多的细节。

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IMX 689 4800万像素模式

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OV48C 4800万像素模式

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S5KHMX 1亿像素模式

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S5KGN1 5000万像素模式

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从左到右按顺序排列

从栏杆的细节就可以看出,原生一亿像素的S5KHMX在解析度上占据着绝对优势,其余3个CMOS理论上原生像素数十分相近,按理说其解析度也应该没有太大的差别,但是正如同之前规格分析中的结果一样,IMX 689的4800万像素模式在解析度上要比同像素水平的其他手机更低上一些。

 

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左为1200万像素 右为4800万像素

正如同规格分析中所说,IMX 689由于独特的2×2 OCL设计,微透镜不再是1透镜对1像素而是1透镜对4像素,这样势必会带来光线利用效率的降低,结果就是即便切换成高像素模式,解析度的提升比预期会稍有下降。

3、夜景

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IMX 689 夜景模式

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OV48C 夜景模式

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S5KHMX 夜景模式

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S5KGN1 夜景模式

夜间拍摄,在大底+较为成熟的算法面前,其实大家的表现都差不多,支持双原生ISO的IMX689以及OV48C在画面纯净度上要更优秀些。

这里占主导的更多是手机算法的倾向,像vivo系的手机在拍摄时往往不会刻意提高亮度,所以它的夜景模式往往拍出来后依然能做到有明有暗。

4、对焦速度

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IMX 689暗光对焦

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OV48C 暗光对焦

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S5KHMX暗光对焦

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S5KGN1暗光对焦

在对焦速度这一点上,IMX 689是当前毫无悬念的王者,2×2 OCL下的全向全像素对焦可以做到极暗环境下也能正常运作,并且在对焦的过程中并没有任何拉风箱的情况出现。

此外采用全像素双核PD对焦的S5KGN1的对焦性能也不差,与它采用类似对焦方案的还有IMX 700,后者由于RYYB滤镜增加透光率的缘故,在夜间的对焦速度或许会更好一些,不过既然同样是双核对焦+像素四合一排列的组合,大多数情况下对焦速度的表现都会十分接近。

而剩下的IMX 686、OV48C以及S5KHMX,则都是基于传统PD对焦的方案,对焦表现有好有坏。

OV48C的对焦虽然慢些,但是依然可以正常自动运行。

S5KHMX虽然有激光对焦的辅助,在暗光下的对焦依然不太能令人满意,很难自动追焦到近处物体,需要手动点击才可正常对焦成功。

5、边缘画质劣化

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IMX 689 近距离拍摄

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OV48C 近距离拍摄

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S5KHMX 近距离拍摄

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S5KGN1 近距离拍摄

由于手机CMOS尺寸的快速提升,当下手机镜头的发展甚至有些跟不上传感器的发展速度。因此,当下的大底主摄在近距离拍摄时难免会出现一些边缘画质崩坏的问题,这就需要未来手机镜头能有进一步的技术突破

简单来看,几个主流大底CMOS在像素合成之后,单像素面积都在2.4μm上下,所以表现也十分相近,他们都已经迈入了大底大像素的行列,会拥有更加优秀的动态范围和暗光拍摄性能

但像S5KHMX则跟IMX 686这类则有些不同,虽然它们的CMOS尺寸大了不少,但是像素数也在同步增加。因此最终单像素大小依然为1.6μm,这两位都更像是IMX 586的高像素强化版,如果拍照环境的光照条件良好,在解析度上它们会更加出色

如果经常拍视频或者抓拍,对焦性能就十分重要。IMX 689的2×2OCL方案带来的全像素对焦给我留下了极其深刻的印象,它在多个方向及暗光条件下都能够快速对焦,无论拍照还是拍VLOG它都会是我个人的首选。其次就是GN1和IMX 700的全像素双核对焦,虽然稍逊一筹,但是发挥也是十分稳定。弱光环境下,IMX 700更高的进光量也会对正确识别图像并对焦有一定的加分。而剩下的那些采用超级相位对焦的CMOS,它们其实也能够保证日常使用时对焦性能足够满足需求,但是遇到近处特写,或是暗光拍摄的情况,激光对焦的辅助就显得尤为重要,因此在购机时需要额外注意相机模组有无激光对焦的功能。

最后,值得一提的是S5KGN1,它的样张素质有些起伏不定,在暗光拍摄时成像的亮度明显偏低了不少。这是因为搭载S5KGN1的iQOO 5是唯一没有搭载光学防抖的机型。因此在拍照时为了避免模糊会尽量以快门优先拍摄,长曝光及多帧合成功能就难免受到影响,最直接的结果自然就是照片的亮度。其实S5KGN1并不差,在拥有光学防抖的机型上表现会更加优秀,而光学防抖也十分重要,尤其在当下手机拍摄以多重曝光+多帧合成为主,它的有无会对成像素质产生直接的影响

至于大底难以避免的近距离拍摄边缘画质损失的问题,这需要未来手机厂商在镜头技术上进一步技术的突破。

四、总结:大底效果拔群 镜头技术或是新方向

在一系列对比和规格介绍之后,不难发现,今年上市的多款搭载大底的手机在成像能力上都很优秀,公版往往有着稳定且均衡的表现,而各类定制CMOS则结合厂商的需求,在特定方面的性能格外出彩。

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在它们之中,有着对焦性能最强的IMX 689;有着解析力最高的S5KHM1;有着弱光拍照最好的IMX 700,剩下的CMOS则各有取舍,各自有着各自的偏好和倚重。

选择哪个更好,其实更多的是取决于用户的需要。是经常要在黑灯瞎火的环境拍照,又或是喜欢拍人文风光,平时是否有VLOG拍摄的需求…根据需求的不同,选择合适的后摄才是正道。

随着这一轮效果拔群的大底后摄面世,在被大底后摄的效果震惊之余,我们或许更多的要注意到,手机端CMOS尺寸增长红利的边际效应正越来越明显。

在目前1/1.33——1/1.28的尺寸下,旗舰机后摄近距离拍摄边缘画质劣化的问题就已经普遍存在, 要想彻底解决这一问题,让手机CMOS的尺寸能够更进一步,未来玻璃镜头的加入,以及镜头结构的改进都势在必行,届时,在全新的大底CMOS和无需担心劣化的镜头模组下,相信手机的摄影能力将迈向一个新的台阶。

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