吉姆林转述的说法没错;这同时也是A7RII采用高成本的背照式(BSI)感光元件的原因之一。为了让更多板友一起参与,我们用比较简化的方式来讨论BSI在A7RII上的影响。
和DSLR有各部独立元件分工合作不同;MILC在感光元件端的负荷很重。同一块感光元件要实时测光、实时取景、持续撷取全画面资料、持续成像至EVF或LCD、计算对比对焦的反差……同时,A7RII内嵌了399相位对焦点,这意味着约347万像素还要被用来减光计算相位差。
片幅越大、像素越多,这些资料量会越多,因此不意外A7系列的对焦速度、连拍速度等表现不算顶尖;甚至在静音模式、连拍模式等要求速度的情况下,相机还会自动从14bit降为12bit输出。
因此MILC要追赶DSLR,提升资料传输能力是必须面对的课题。
这些和BSI有什么关系?
首先我们看一下FSI和BSI两者简略的差异:
前照式:光子→微透镜→CFA(色彩过滤阵列)→布线层→【像素层】(光电二极管)
背照式:光子→微透镜→CFA→【像素层】→布线层
BSI之所以能提升高感能力,并非开源(加强感光元件本身的感光能力),而是节流:借由将布线层和像素层倒置,减少光子被中间线路给遮蔽或干扰而浪费掉的数量。
这个优点在小片幅比较明显;例如:Sony的RX100一代,QE(光子转换成电子的效率)只有54%,但二代改采BSI后,QE立即跃升至72%,能有更多光子被感知。
而因为内连线的宽度是固定的、不随片幅变大而增加,因此片幅越大、布线层占比越小,BSI提升的效益就越小。
但同时,BSI的成本会随着片幅增加而等比级数成长。之前曾看过一篇文:BSI从1吋导入APS-C时,将良率等一切因素列入考量后,制造成本增加约12倍;相信全幅的成本应更惊人。
是故,Sony在A7RII上采用高成本、“相对”低效益的全幅BSI,有两个远超乎高感能力的重要理由:
(一)增加像素:
同片幅下,通常像素越多、高感能力越差;但BSI的采用能在相同片幅维持一定高感水准的前提下增加像素。例如:Samsung的NX1,像素间距比Nikon的D7200小8%、像素密度高16%,但高ISO的讯噪比依然能达到D7200的水准。
而A7RII在开发之初即确认要以增加像素为重点,原本默认的是4.6千万或5千万;最后虽为了配合Super 35mm格式的超采样比例而让像素降为4.2千万,但仍比A7R高了许多。在至少以维持A7R高感表现的前提下,BSI的导入势在必行。
(二)提升传输速度:
要提升感光元件端的资料传输速度,就是增加管线;但在FSI中增加布线层,势必会造成更多光子被浪费。导入BSI后,布线层转移到像素层之下,不再阻碍光子进入光电二极管,因此可以一定程度增加管线。
同时,Sony还仿效Samsung在NX1的作法,舍弃铝线,改采传导效率快40%的铜线,大幅提升了资料传输能力,而且更低的电阻能减少噪声产生。其效益体现在非常广泛的层面,例如:低果冻效应的高速快门、对焦速度、可直接机身直出4K……等。
这也可以解答原PO“为何画素变高反而可以用静音快门”。对照以往A7家族只有低像素(资料量较少)的A7S具全电子快门,这次A7RII的像素大幅提升(资料量更多),仍能使用全电子快门,可见官方宣称的增速40%确实有实效。不过A7RII是否像A7S在静音模式时会降级12bit输出,值得关注。
另外值得一提的是,更少的布线层讯号干扰、更大的感光元件开口率,可以减少RF广角镜大角度入射光所造成的红闸问题。
因此,总结来说,A7RII采用BSI,高感能力应不会有传言中惊人的表现;事实上Sony官方也在访谈中确认了这点,并表示A7RII的高感约和A7R相同或稍佳(但不要忽略A7RII的像素高于A7R)。BSI在全幅上真正的影响力,应为:(一)维持一定画质的前提下增加像素;(二)提升资料传输能力,全面改善MILC迄今的许多限制。
当然,BSI并非毫无缺点。除了成本之外,Sony在2008年即表示:BSI会增加色彩混杂、像素死点的问题。Aptina的报告中也指出:BSI会导致更多的暗电流,以及蓝光波长的光子转换效益减弱。从Samsung NX1看来,这些问题在现今似乎已获得解决,因此应不致太过担心。