索尼IMX689感光器2x2 OCL技術解析
劉延 于 2020.03.06 18:07:11 | 源自:soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.56/306
  • 今天[3月6日]OPPO發布了新手機Find X2 Pro,這款售價高達6999元的新旗艦主攝像頭采用了一顆索尼最新的感光器IMX689,不僅是一顆1/1.4英寸的大底,還采用了新的2x2 OCL[On-Chip Lens]畫素排列方式,2x2 OCL技術有什么特點和優點?感謝熱心網友[咕咕]提供原創的相關技術分析文章干貨,本文約1500字,結算稿酬350元。

索尼中國在去年12月10日發布了 2x2 On-Chip Lens解決方案。這篇文章看起來平平無奇,但其背后的技術,可能會將手機圖像傳感器往前推進一大步,這款新解決方案融合了全畫素雙核對焦的對焦速度、傳統Bayer陣列的解析度、還有QuadBayer陣列的弱光拍攝能力。索尼論文中表示,相較于Bayer陣列、QuadBayer陣列、全畫素雙核對焦陣列,2x2 OCL在光電效率(QE)、相位對焦速度(PDAF)、HDR、解析度四個指標上處于全面領先地位。具體是怎么實現的?我們今天就來聊聊。

  • 全畫素全向對焦

    全畫素雙核對焦,這個詞在手機領域已經不新鮮了,從三星S7采用的IMX260開始,這項技術指哪打哪的優秀對焦性能征服了當時幾乎所有人。但隨著華為P20系列采用Quad Bayer陣列后,高畫素成為各路手機廠商追逐的對象,從4000萬畫素到4800萬到6400萬再到1.08億,手機廠商們在追求高畫素的路上一去不復返。但目前手機上的Quad Bayer陣列并沒有搭載全畫素雙核對焦,回歸到了原來部分畫素內嵌相位對焦點的模式,對焦性能自然比不上真·滿屏對焦點的全畫素雙核對焦。在Soomal一系列拍攝體驗中,我們也可以看到,這一系列機器的對焦體驗弱于上個世代的全畫素雙核對焦機型們。

    全畫素雙核對焦是怎么實現的?在撞針的《細說佳能 Dual Pixel CMOS AF 技術 》[作者:撞針 ] 這篇文章里頭,已經解析的很清楚了。

    • DP對焦的核心是每個畫素集成兩個個相互獨立的光電二極管,分別接受來自鏡頭兩側的光訊號,完成相差檢測,再將兩側訊號匯總成一個圖像點輸出。每個對焦畫素都能獲完整的光線訊號,都能參與成像,數量不再受限制,所有的畫素都可以既對焦又成像,70D的2020萬有效畫素的CMOS集成了4030萬光電二極管,所以DP對焦的中文官稱是“全畫素”雙核CMOS AF。

    后面索尼、三星的全畫素雙核對焦都繼承了類似思路,每個濾鏡下有兩個獨立的光電二極管,完成相位檢測,所有的畫素都既可以對焦,又可以成像。這種傳感器,配合手機的高速數據讀取和處理,取得了比佳能更好的效果,采用了全畫素雙核對焦的機器,都能做到“指哪打哪”。

  • 而這一次,索尼采取了全畫素雙核對焦和全畫素雙核對焦的思路。2x2 On Chip Lens,如上圖所示,顧名思義一個微透鏡下面是2x2,四個畫素,這樣,所有的畫素都能參與相位檢測了。

  • 更有意思的是,在傳統的全畫素雙核對焦里,對焦點相當于都是傳統單眼上的 “一字對焦點”,而2x2 OCL解決方案里,橫著的倆可以檢測橫向,豎著的倆可以檢測縱向,斜著的倆又可以測斜向,換句話說,相當于所有的對焦點都是傳統單眼上的“米字對焦點”。全畫素全米字對焦點,索尼表示各個方向對焦都沒問題,也因此國內宣傳口徑叫做“全畫素全向對焦”。

    高解析度輸出

    如何實現高解析度輸出呢?索尼就說了一句話:使用獨自的訊號處理功能來變換排列,實現高解析度拍照。索尼還順便配了一張圖。

  • 普通的Quad Bayer排列,就是四個畫素一組,8個綠色、4個紅色、4個藍色。但如果我們換個角度看看呢?

  • 如上圖所示,如果我們把不同色彩之間相鄰的四個單元拉出來,剛好就是傳統Bayer陣列的四個格子,RGGB。只要我們上、下各錯開一個畫素,那么每四個單元格里,都是傳統Bayer陣列的RGGB畫素排列,只是位置稍有不同。當然了,傳感器解馬賽克算法遠沒有這么簡單,這里只是一個猜想示例。翻翻論文的話,利用算法將Quadbayer陣列傳感器提升解析度的方式,光是我剛查資料看見的就有五六種了。

    索尼半導體強大的性能在這里又一次體現了,從IMX586開始,索尼的Quadbayer陣列是一個原色濾鏡對應一個光電二極管和一套電路,換句話說,每個畫素都能輸出數據,這個才是排列變換的基礎。

    更高的光電效率

    這個可能是這塊傳感器最不值得一提的技術。索尼工程師在論文中表示,由于高畫素傳感器的微透鏡太小,采用更大的微透鏡可以提升光電量子效率(QE, Quantum Efficiency)。但是單個微透鏡下頭有四個畫素,這樣會造成不同畫素之間的互調失真(Crosstalk),所以索尼又秀了一把半導體技術,把微透鏡稍微位移了一下(OCLs Shift),同時又加強了畫素間的隔離(DTI)。

  • 索尼論文中的結果非常理想,在低于1lux的光線上也能做到優良的對焦效率的同時,QE效率比普通的Quad Bayer高7%以上。

    總結:

    索尼最新的全畫素2x2 OCL解決方案提供了手機領域最強的對焦性能,除此以外,還有更高的解析度、更好的弱光拍攝能力。這些能力的背后,是索尼半導體足夠強的性能和工程師們的智慧。

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    之前那些啥三星1億和sony自家4800w的都油畫感爆棚,自從1200w之后真只有這個拍出來的才能是照片。。。
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    發表于2020.08.11 18:49:05
    68
    101.095.106.***
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    發表于2020.07.15 19:28:20
    67
    120.230.063.***
    120.230.063.***
    發表于2020.06.04 19:14:40
    66
    前兩天在b站看到一個視訊,講的東西和本文幾乎完全一致,不知道是巧合還是改編。
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    發表于2020.05.05 11:03:02
    65
    那樣估計能第一次在數碼多看到140以上的畫質評分了。
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    發表于2020.04.29 10:51:36
    64
    061.151.207.***
    061.151.207.***
    發表于2020.04.19 02:40:41
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    058.247.212.***
    058.247.212.***
    發表于2020.04.19 02:40:39
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    183.014.***.***
    183.014.***.***
    想問下是在哪里可以看到文章中提到的sony 工程師的論文呢?有沒有網址或者文章題目可以分享下
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    發表于2020.04.16 15:00:40
    61
    223.074.076.***
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    發表于2020.04.01 00:31:40
    59
    113.016.061.***
    113.016.061.***
    發表于2020.03.27 15:16:37
    58
    211.140.094.***
    211.140.094.***
    發表于2020.03.26 07:58:52
    57
    121.012.147.***
    121.012.147.***
    發表于2020.03.25 17:26:49
    56
    如題。。。期待FX2P的測評
    發表于2020.03.17 10:11:42
    55
    還管怎么說,技術總是朝前進了,享受的是消費者,以為確是后拍照會越來越好的。
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    發表于2020.03.15 22:42:10
    54
    124.129.072.***
    124.129.072.***
    發表于2020.03.14 22:39:02
    53
    116.001.227.***
    116.001.227.***
    發表于2020.03.14 20:17:14
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    03

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    發表于2020.03.14 14:15:19
    51
    223.104.047.***
    223.104.047.***
    發表于2020.03.12 20:21:55
    50
    03
    微透鏡位移是怎么個位移法?DTI也不是什么新技術,無縫微透鏡早已普及,共用OCL哪來的QE提升。2x2OCL無非就是犧牲沒什么卵用的remosaic換取十字對焦點。
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    發表于2020.03.11 22:34:00
    49
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