手机相机的科学: 除了索尼之外，还有很多

除了著名的索尼，三星，Omnivision（以下简称OV）之外，佳能和其他制造商实际上还生产CMOS，当然不限于智能手机领域. 近年来，CMOS制造商之间的并购导致市场结构发生了细微的变化.

2015年10月，东芝确认将其图像传感器（CMOS）业务出售给索尼，并重组了亏损的半导体业务. 同年12月初，索尼宣布以190亿日元的价格收购东芝的半导体制造厂和晶圆生产线，并为索尼增加了1100名员工.

在此之前，索尼CMOS拥有全球图像传感器市场超过30％的份额. 日本软银今年收购了ARM. 我相信许多读者都知道，早在15年前，由三家公司组成的中国投资财团也成功收购了美国OV. 排名前十的CMOS市场参与者安森美半导体已收购了飞兆半导体.

根据国外媒体在早些年公布的全球十大CMOS市场份额列表，除上述制造商外，实际上还有松下，SK海力士，日立微电子和意法半导体.

Homway Technology（Omnivision）

OV传感器最初用于iPhone的主位置. 由于iPhone 4s将供应商更改为索尼，因此OV位置已调整为前置. 随后，手机行业也逐渐形成了前OV后索尼的模式. 后来，随着三星等厂商的崛起，OV的市场份额逐渐下降.

每个人都知道索尼的堆叠结构，但是类似于OV的PureCel-S技术并不为许多读者所了解. 经过多年的积累，一些OV传感器也具有类似的CMOS技术，相位聚焦，硬件HDR，更不用说堆叠像素的技能了. 我仍记得索尼在手机上推出23兆像素传感器之前，OV已经拥有24兆像素传感器，而Gionee E8主相机相信每个人都不会忘记. 接下来，我们回顾一些经典的OV传感器.

从HTC One（M8）开始，使用UltraPixel技术的CMOS供应商已被OV取代. 同时，推出了OV的2百万像素辅助镜头，该镜头仅负责记录景深信息. 同年，HTC Butterfly 2和HTC One M8 Eye用IMX214取代了UltraPixel技术CMOS，而OV状态又被索尼动摇了.

其中一种使用UltraPixel技术的CMOS是OV468x，单位像素大小达到2μm. 当然，最早使用此技术的制造商是意法半导体. 后来，由于各种原因，HTC用OV替换了供应商. 当时，UltraPixel不像今天的HTC 10上的12兆像素CMOS. 4百万像素分辨率的分辨率无法承受放大倍数，并且不支持4K视频录制.

从上表中，我们可以看到许多OV传感器实际上支持RAW格式照片的输出. 关键在于查看产品的定位以及手机制造商采用的SoC平台的计算能力. 如果它只是一部入门电话，或者仅配备了Snapdragon 200或类似产品. 对于处理器，显然不需要在系统中单独开发相应的接口来处理RAW格式的照片.

最后，我们将关注早期的双手机Honor 6 Plus，它使用两个OV8865传感器. 尽管单位像素尺寸仅为1.4μm，但华为声称在技术上等效于达到1.98μm的单位像素尺寸. 从理论上讲，它可以接收更多的光线，从而使其在低照度下更加丰富多彩.

另一方面，华为声称可以通过两个传感器和ISP来实现更快的HDR合成速度. 三角对焦使Honor 6 Plus可以实现0.1s的快速对焦. 此外，还实现了EF技术，可以突破智能手机镜头固定光圈的局限性，将全局屏幕的景深扩展到无穷大，并减少屏幕局部区域过大的现象. 由于智能手机的大光圈而变得模糊.

Honor 6 Plus还可以在一台相机上实现长时间曝光，并在1/15秒内实现短时间曝光，并且可以将长时间和短时间曝光的照片组合在一起. 关于分辨率，两台相机可以合成一张13兆像素的照片.

然后，我们看一下具有超过一千万个水平的OV传感器. 根据以上参数，作者推测使用UltraPixel技术的HTC 10上的第二代传感器实际上是OV12890. 尽管HTC并未宣布传感器的来源，但许多参数还是很一致的. 索尼还拥有与其对应的IMX378，两个传感器的单位像素尺寸均达到1.55μm，被认为是该智能手机指数中最好的.

类似于Sony IMX系列传感器，OV侧也会有支持4K视频记录的传感器，但是由于某些原因，手机制造商将某些型号限制为仅支持1080P视频记录，例如Moto X，OPPO N3和金立E7.

随着CMOS经验的积累，一些OV的传感器也开始支持相位聚焦和硬件HDR技术，例如OV21840和OV23850. 后者的分辨率比Sony早了2400万像素. 在Gionee E8上，它可以通过超像素技术实现1.2亿像素.

三星

在三星Galaxy S5之前，三星传感器基本上只出现在入门级的千元机中，没有ISOCELL技术的福气. 三星Galaxy S5开始以ISOCELL像素结构赢得声誉. 其原理是通过在相邻像素之间形成物理屏障来减少像素串扰现象，下面将对此进行详细说明.

近年来，三星已对其旗舰主相机CMOS采用混合供应的原则. 不同地区的不同版本的手机使用Sony IMX系列和Samsung ISOCELL传感器. 在日益普及之后，具有ISOCELL像素结构的三星传感器逐渐推广到更多的国内制造商使用. Nubia，360，小米，OPPO和其他制造商已开始尝试此传感器. 索尼在某些CMOS上的DTI图像质量增强技术，通过技术解释，我们知道其原理类似于ISOCELL像素结构.

从上表中可以看出，三星，OV和索尼CMOS不仅可以在主相机领域竞争，而且可以在前置相机领域竞争. 另一方面，在过去两年中，成千上万的相机所有者使用三星传感器，例如以新的国产产品命名的Redmi Note 2. 当然，并非所有三星传感器都使用ISOCELL像素结构，例如S5K3L2.

上面列出的是近年来最经典的ISOCELL传感器. 它们都是数千万个传感器，分为1200万像素，1300万像素和1600万像素.

1200万像素: 实际上，三星GalaxyS7 / S7 edge并不是第一个使用12百万像素ISOCELL传感器的边缘. 早在三星银河Alpha时，它已经是12兆像素. 当然，这两个传感器的规格并不相同. 在三星GalaxyS7 / S7 edge之前，三星旗舰店的ISOCELL传感器基本上是16: 9原生帧大小. 今年的12兆像素传感器没有放弃这种广视角设计.

16: 9本机格式的好处是，当您打开全像素时，您将获得16: 9取景器. 相反，如果使用4: 3格式的CMOS来获取16: 9取景的图像，则无法以全像素打开获得的照片. 例如，4: 3取景格式可以获取1300万像素照片，而只能使用16: 9格式. 获取低于13兆像素的照片. 经过多年的发展，三星不仅能够在其自己的传感器上实现相位聚焦技术，而且还在最新一代的ISOCELL传感器上为单反相机引入了双像素聚焦技术. 当然，4K视频录制和硬件HDR技术也很重要.

1300万像素: 尽管许多制造商未指明使用哪种ISOCELL传感器，但S5K3M2基本上可以在规格和参数方面进行锁定. nubia My Prague的型号规格与S5K3M2非常一致，这并不排除同一个传感器的名称有所不同. 至于联想ZUK Z2系列，估计1.34μm单位像素大小的传感器来自其他型号. 与Sony和OV传感器类似，三星出售给其他制造商的ISOCELL传感器的功能将减弱，例如不支持4K视频记录和硬件HDR.

1600万像素: 在Redmi Note 3全网通版本上，S5K3P3的单位像素大小仅为1μm. 作为主要的轻薄模型，它不会从外观上突出. 其余两个S5K2P8和S5K2P2在结构上非常相似. 最大的区别在于后者支持相位聚焦技术，并且已经采用了许多三星旗舰产品. 直到三星Galaxy S7 / S7 edge才离开办公室. 预计360和Gionee手机也将使用此传感器，但放弃了硬件HDR功能，并且全像素取景器格式不是16: 9.

最后，我们讨论ISOCELL像素结构中包含的技术. 它大致分为F-DTI，VTG，Smart WDR智能宽动态技术和RWB成像技术. F-DTI是ISOCELL像素结构的基本功能. 如上所述，它可以减少像素之间的串扰. 相比之下，VTG技术通常被忽略，并且可以简单地将光电二极管的位置从平放在像素单元内部更改为直立放置. 这带来两个好处. 首先，它可以充分利用入射光并减少F-DTI结构削弱光的副作用. 其次，它提高了感光元件的空间利用率，从而使手机制造商可以进一步增加其上的像素.

Redmi Note 3完整版Netcom上的ISOCELL模型也支持Smart WDR和RWB成像技术. 前者类似于Sony的SME-HDR功能，也就是说，它在录制视频时提供硬件HDR. 后者的功能类似于IMX278上的RGBW结构. RGBW结构可以更改传感器内部光敏元件顶部的滤色器结构，并基于RGB的三种原色添加无色滤镜区域. 它仅捕获光强度，而不捕获光颜色. RWB成像技术更加极端，放弃了传统的滤镜设计，改变了传感器中每个像素的排列顺序，将绿色像素替换为白色像素，使更多的光通过传感器滤镜，从而使照片更明亮.

东芝和松下

东芝的CMOS部门在被索尼收购之前取得了许多成就. 诺基亚的两个划时代的CMOS实际上是由东芝生产的. HTC One M9和HTC One M9的20兆像素传感器来自东芝T4KA7. 与Sony的同类产品相比，总体质量不是很高，但是像素值还是可以的.

松下的CMOS市场份额主要来自数码相机领域. 在近几年的智能手机领域，我们可以想到它. 松下自主开发的CMOS估计仅是Panasonic Lumix CM1的1英寸大个头.

Canon，SK Hynix和意法半导体

佳能在数码相机领域是自给自足的，它为自己的产品定制了旗舰CMOS产品，但在手机传感器领域却没有什么成功，因此大多数CMOS市场份额都归功于数码相机领域. Inter-bee 2014再次展示了最高的1.2亿像素CMOS，可用于民用，传统工业，航空航天和其他领域. 在过去的15年中，它继续发布分辨率为19580 * 12600的250兆像素APS-H格式CMOS，为当时相同尺寸的传感器创造了世界纪录，可用于佳能EOS- 1D系列单反相机. 今年推出的佳能EOS-1D X Mark II使用了新开发的2000万像素CMOS和双DIGIC 6图像传感器，并再次引入了双像素CMOS AF（全像素双核CMOS AF）技术.

SK Hynix在半导体领域已经众所周知，但进入CMOS的时间并不长，主要是800万以下的像素传感器. 从过去几年引入的一些传感器模型的参数来看索尼伸缩手机，硬指标并不是很强大，主要是为了以低价抢占市场.

意法半导体为当年的新型HTC One定制了一种传感器，其像素尺寸最大为2μm. 虽然它只有400万像素，但由于配备了光学防抖镜头组和F2.0大光圈，因此新HTC One夜景的性能可与当时相比. 那些像素超过800万的智能手机具有更高的分辨率和亮度. 但是，由于当时技术不成熟，供应商在HTC One（M8）的第二年改成了OV. 同时，在不损失光学防抖透镜组的情况下引入了景深透镜. 此外，意法半导体在CMOS行业的影响力还不太高.

摘要

当今的索尼传感器无疑比索尼手机更坚固. 尽管与三星，OV和其他制造商相比，索尼IMX系列传感器已经撼动了主的位置，但总体而言，它们仍然可以捍卫国王的宝座. 以今年为例，HTC和OnePlus旗舰店放弃了东芝和OV传感器，而重返大法的怀抱. 另一方面，三星ISOCELL传感器正在逐渐入侵过去属于Sony和OV的市场份额.

索尼移动电话无法比某些朋友更好地调整IMX系列传感器. 相比之下，三星可以将ISOCELL和IMX系列两个传感器的成像效果调整为与使用混合CMOS电源的同一旗舰设备非常相似.

在成像算法优化方面，三星比索尼更像是一位生物学母亲，这可以从三星GalaxyS4时代看出. 索尼CMOS上的DTI图像质量增强技术也被怀疑复制了ISOCELL像素结构. 过去，索尼不再是CMOS技术的全面领导者. 除了可疑的ISOCELL设计外，三星还将智能手机引入了年度双像素双核聚焦和相位聚焦技术.

值得一提的是，如果没有这些制造商在本文中与索尼争夺CMOS市场份额，估计当今的图像传感器成本肯定不会下降. 而且，如果发生地震和洪水等紧急情况，不仅包括摄像机和数码相机在内的智能手机的价格也会波动. 我们仍然会记得前几年的价格上涨事件索尼伸缩手机，例如OV，三星等. 制造商可能会承担某些风险.

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