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sensor規格介紹

圖文 更新时间:2024-05-02 12:36:46

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Sony 最近發布了一款跨界攝影手機 Xperia PRO-I,其中主攝采用了與自家黑卡 RX100 系列相機同款的圖像傳感器 Exmor RS CMOS,直接将一英寸的底塞到手機裡。

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不過受手機尺寸(厚度)所限,Xperia PRO-I 主攝這枚 1 英寸底實際被利用的區域隻有大概 60%,剩餘的區域并沒有被直接用上,而是作為防抖等冗餘設計。

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我們都知道,圖像傳感器一直以來都是以「英寸 / inch」這個英制單位來衡量大小,但我們日常使用的基本都是國際通用的公制單位,若以 1 英寸來算,換算成為我們熟悉的公制單位,也就是 25.4mm。

如果你一直認為圖像傳感器上的「1 英寸」指的是傳感器的對角線長度,那麼很遺憾,這裡要給你潑一盆冷水了。

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▲ Sony RX100 M6 相機

這裡繼續以索尼 RX100 系列的 1 英寸圖像傳感器為例,傳感器長寬比例為 3:2,實際尺寸是 13.2mm × 8.8mm(折算為 0.52inch × 0.35inch),根據我們初中學過的勾股定理,計算出它的對角長度約為 15.86mm,再折算成為英制單位,約為 0.62 英寸 —— 這跟 1 英寸差得有點多啊。

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▲ Sony Xperia PRO-I 主攝 1 英寸 CMOS 渲染圖

不可否認,在我們的認知裡,屏幕的尺寸是以對角線來衡量的,圖像傳感器理應類似,而實際上并非如此簡單,「1 英寸」的 Sensor 不僅是橫、豎,甚至連對角線也達不到 1 英寸 —— 其實不止是 1 英寸的底,市面上但凡是用「英寸」來衡量尺寸的圖像傳感器基本都存在這樣「誇大事實」命名方式 —— 可問題是它們這個「英寸」代表着什麼呢?

這其實跟我們之前聊過的三星、台積電等晶片廠商在制程工藝命名的「水分」不同,圖像傳感器的「英寸」其實是有一定曆史遺留原因的。

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▲ 相關閱讀:《英特爾這個「老實人」也開始學壞了?》

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▲ 光導攝像管

我們知道,今天我們接觸的大部分圖像傳感器都是 CMOS,以及少部分的 CCD 傳感器,而在上世紀 50 年代前後(甚至更早前)的電視攝影機是采用「攝像管」來作為圖像傳感器的。

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▲ 光導攝像管成像區域橫截示意圖

所謂的「管」的橫截面就是圓形,但實際用得上的成像平面隻有圓内的矩形,可用成像面積大概占整個圓面積的 2/3,或許是為了讓數值顯得更大,各大攝像管廠商直接選擇攝像管的外直徑作為産品尺寸标準,後 CMOS、CCD 按比例 1 英寸代表 16mm(1/2 英寸以上;1/2 英寸以下為 18mm)。

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還有說法,如今 CCD、CMOS 圖像傳感器也從曆史中學到了當中的精髓,即使早就沒有了攝像管外圈玻璃的結構,用「英寸」為單位衡量尺寸大小時,也繼續以傳感器所形成矩形的外接圓為标準,取其半周長來表示。

聽起來很繞?沒關系,這裡繼續以 RX100 系列的 1 英寸 CMOS 來舉例子。

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▲ Sony Xperia PRO-I 主攝 1 英寸 CMOS 渲染圖

前面說到,這枚 CMOS 的長寬分别為 13.2mm、8.8mm,對角長度為 15.86mm,在這個矩形作一個外接圓,那麼這個圓的直徑就是這個矩形的對角長度,也就是 15.86mm,那麼稍微用一下小學裡學到的周長公式「C=πd(圓周率 × 直徑)」,算出這個圓的周長約為 49.8mm,周長的一半則為 24.9mm,約等于 0.98 英寸 —— 這,就是所謂 1 英寸圖像傳感器的真實含義。

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再以隔壁三星家的移動 CMOS 舉個例子,HM1 是三星量産的第二代 1.08 億像素傳感器, 1/1.33 英寸(約合 0.75 英寸),長寬 9.6mm × 7.2mm,其對角線 12mm(約合 0.47 英寸),其外接圓半周長 18.84mm(約合 0.74 英寸) —— 與前面 1 英寸的尺寸命名規則吻合。

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▲ 三星 HM1 渲染圖

是不是很「離譜」?其實這方面的水分還不止這些,從上面能看到各家實際的半周長與标準尺寸是有細微差距的,這也算得上是當中的水分,所以說如今傳感器廠商們并不是嚴謹以外接圓為标準作計算的,而是比外接圓更大一點點的圓(一定程度學習了攝像管的玻璃管外徑周長的計算方式)—— 更有趣的是各個廠商的「水分」可大可小,即使是同一廠商的不同産品可能遵循着不同的尺寸标準,這裡就不作多贅述了。

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▲ Sony 的全畫幅 CMOS(RX1)

所以說 1 英寸的「大底」實質上并沒有我們想象中那麼大 —— 至少它的對角線完全沒有 1 英寸長。若以近似的方法炮制 3:2 比例的全畫幅 CMOS,那麼這塊 36mm × 24mm 的傳感器尺寸應該為 2.67 英寸,而它實際對角長度隻有 1.7 英寸。

這就是我們(有一定攝影知識儲備的人除外)自作多情的傳感器尺寸「騙局」,從今天起,不要再天真的以為圖像傳感器上的各種 1 英寸、1/2 英寸、1/1.33 英寸、1/1.4 英寸,甚至是 4/3 英寸指的是對角線的長度啦。

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