[情报] 专访春田先生关于Sony 960fps感光元件

楼主: ferrinatice (Fervent Apprentice)   2017-02-27 02:48:05
其实此专访三周前在ISSCC就进行了,但因个人私事,一直到今天才有机会整理
首先探讨一下具有瞬间960fps录影能力的感光元件(原文:A 1/2.3inch 20Mpixel 3-Layer Stacked CMOS Image
Sensor with DRAM,发表于ISSCC 2017)
960fps的部分并不是影片重头到尾都维持在960fps,而是平常维持在30fps,
然后在使用者触发的状况下,瞬间进入960fps,如下图(原图出处:ISSCC Dig.)
http://imgur.com/a/fXReA
撷取到的画面会储存在与感光元件相叠的DRAM当中,而当资料都被读取之后
相机又可以进入960fps的录影。
媒体报导主要把焦点放在"960fps"这点上,
但那只是采用此堆叠架构的附加价值,而非该感光元件的最大特点。
该感光元件在维持以往背照式BSI元件的厚度下,堆叠了含四个200MHz的通道的DRAM,
如下图(原图出处:ISSCC Dig.)
http://imgur.com/a/T3Q4S
所以在录影的时候,每一个frame可以全部暂存在DRAM中,再逐一读取到外部。
相较之下,
传统的感光元件因为没有内存,所以每一个frame是由上而下一列一列的,
读取到外部的数位电路。
这意味着,当一个物体快速的平行移动时,
画面中物体的上端会先被读出来,然后依序读到下端,
使得物体上端出现的位置其实比画面下端来的早,这个现象我们称之为"果冻效应"。
采用具有堆叠DRAM的感光元件可以避免"果冻效应",对于影片的品质大幅的提升,
如下图(撷取自春田先生的投影片)
http://imgur.com/a/2fPxT
在简略讨论了"A 1/2.3inch 20Mpixel 3-Layer Stacked CMOS Image Sensor with DRAM"
再来谈谈我向春田先生请益智慧型手机感光元件的部分:
首先我请问春田先生,在hTC、iPhone先后推出具有双感光元件、双镜头的手机之后,
逐渐有更多厂商研发与推出双镜头的手机。
在设计双镜头的手机的感光元件时,与设计单镜头手机感光元件的部分相比有何异同?
春田先生表示,目前在感光元件设计时,并不会特别去考量之后是否会采用双镜头架构,
而大部分的整合都倚赖软件上的处理。
不过最近华为最近的P9手机,却出现了一个新的技术挑战:
P9也是两个感光元件的手机,其中一个感光元件采用Bayer RGB的架构,
换句话说感光元件上必需放上红、绿、蓝的滤镜,导致部分的光线遭到阻隔。
另一个感光元件没有放置RGB滤镜,因此所有的可见光都会被感光元件所捕捉,
软件将此感光元件捕捉的黑白画面,透过Bayer RGB感光元件捕捉到的色彩资讯上色。
这样的设计可以让拍摄出来的照片高ISO的讯杂比大幅的提升,让低光画质明显进步。
但问题来了:由于这个感光元件没有滤镜,因此在低光的状况下更加的敏感,
他所捕捉到的资讯,很有可能另外一个采Bayer RGB的感光元件没有捕捉到,
所以软件不知道到底要为该画素上红、蓝、绿!
此挑战也是未来手机采用双镜头、双感光元件有可能会遇到的问题之一。
我也与春田先生讨论RED Helium 8K与三芯片架构,但与本板关联性低,
所以恕不附上其讨论。
既然提到了录影,我也顺道提起了关于S7/Note7感光元件画素选择的问题。
当时S7在发表的时候,演讲者提到降低画素是为了低光表现,
然而,背照式感光元件的低光表现其实并不会因为画素的密度提高而降低。
(有兴趣可以参考https://youtu.be/_KYvp8PrCFc )
S7/Note7感光元件采用1200万画素的主要原因应该是为了录影时,
直接去除原本4:3画面上下的部分,让比例变成16:9时,分辨率刚好等于4K的分辨率
避免画素整并(pixel binning),使得处理器的功率消耗可以大幅降低。
我询问春田先生在感光元件的设计上,
是否会因为符合录影的需求去妥协感光原件的画素多寡?
春田先生表示至少Xperia的手机并不会采取这样的策略。
三星试图说服自己的客户1200万画素就足够了,但Sony并不这么认同这样的做法。
至于采用高画素感光元件录制4K影片要采取什么做法(画素整并或画素省略或裁切)
到现在没有定论,所以目前一直在评估当中。
最后,春田先生"预告"在很近的将来,就会看到更大的感光元件出现在智慧型手机上,
喜欢用手机拍照的朋友们可以密切期待!

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