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      “1英寸”不等于1英寸,關于CMOS尺寸的那點事

      最近這段時間整個手機行業(yè)中的熱門話題,毫無疑問就是小米12S ULTRA(下文簡稱為米12SU)了。作為小米與徠卡達成戰(zhàn)略合作后推出的首款頂級旗艦影像機型,這款機型身上可以說是圍繞了太多的光環(huán)。

      無論是行業(yè)首發(fā)的1英寸索尼IMX989主攝CMOS,還是兩枚主攝級的IMX586超廣角和潛望式長焦副攝,又或者是小米手機史上首次全鍍膜、通過徠卡認證的鏡頭用料,這些在當下都無疑是頂級的影像配置。

      從米12SU發(fā)布后,大量媒體、攝影達人、評測機構的反饋來看,小米這次在手機影像方面明顯是“找對了方向”。在徠卡的聯(lián)合調(diào)校下,米12SU無論是拍照模式、還是成像風格,相比以往都有了極大的改變,不再單純強調(diào)參數(shù)上的領先,而是明顯更照顧用戶的“觀感”。

      當然,被米12SU熱度所吸引而來的,不只有手機和攝影的愛好者,也會有更加較真的硬核玩家。幾天前,就有網(wǎng)友通過拆機發(fā)現(xiàn),米12SU的主板上還有一顆標注著“C2”的芯片,疑似是目前還未啟用的“澎湃C2”獨立ISP。

      又比如說,最近還有用戶通過拆機、測量發(fā)現(xiàn),米12SU配備的這顆IMX989主攝CMOS,其對角線長度似乎并沒有達到我們通常所認知的“1英寸”。

      很顯然,這一發(fā)現(xiàn)很快就引發(fā)了網(wǎng)絡中的討論。甚至就連GSMARENA這樣的媒體都親自下場,稱“在相機領域,1英寸有時可以指代一種尺寸范圍,而不是一個精確的測量結果”,并表示“這樣的情況在每個相機和手機制造商那都是一樣的?!?/p>

      相機行業(yè)有自己的“英寸”,但這并不是一個“范圍”

      簡單來說,英寸(INCH)是英制長度單位的一種。而在公開資料當中可以很輕松地查到兩條關鍵信息,其一,是“1英寸”等同于公制單位的2.54CM;其二則是在英制長度度量方式中,1英寸以下的長度用分數(shù)而非小數(shù)表示。

      例如,1.27CM轉換成英寸就只能寫成1/2英寸,而不能寫成0.5英寸。要問為什么,那就是“歷史沿襲”、是“約定俗成”。

      明白了這些,我們再回過頭來看米12SU后攝模組中那顆IMX989主攝CMOS的對角線尺寸,究竟是多長呢?答案是約1.6CM。

      看到這,可能有的朋友會說,差這么多不算虛標嗎?

      別急,這其實同樣是個“約定俗成”的問題,甚至可以追溯到上世紀30年代。當時,第一代“電子攝像機”被發(fā)明出來,而其核心部件是一種被稱為“攝像管(CAMERA TUBE)”的、最初的光電信號轉換裝置。

      從原理上來說,“攝像管”其實與后來的CCD、CMOS其實大同小異。這也就意味著,它當然也有著各種不同尺寸、不同感光面積的規(guī)格之分。

      然而正如大家所見,“攝像管”是一個長長的、由厚玻璃包裹的管狀物體,其“感光面積”只有頂部中心的一小塊區(qū)域。那么問題就來了,在當時標定“攝像管”的尺寸規(guī)格時,所指的是哪一種尺寸呢?

      答案是A。沒錯,這其實就是整個影像行業(yè)“傳感器尺寸”衡量方式的源頭。并且“1英寸CMOS”從來都不是指CMOS感光區(qū)域的對角線長度為1英寸,而是指“等同于1英寸直徑攝像管所具備的感光區(qū)域尺寸”。

      請注意,這個規(guī)格并不是僅限于手機上,而是適用于所有的數(shù)碼成像設備。也就是說,只要我們以“英寸(或者說吋)”這個單位去形容影像傳感器的尺寸,指的都是“等效于多少英寸的攝像管”,從來都不是指CMOS本身的對角線長度。

      也就是說,判斷米12SU的主攝CMOS“是不是真的1英寸”,不應去測量其CMOS對角線長度是不是2.54CM,而應該去測量它的CMOS是不是與其他的“1英寸相機”CMOS一樣大,這樣才更嚴謹。

      現(xiàn)在大家已經(jīng)知道,“1英寸CMOS”的對角線尺寸不可能是2.54CM(1英寸),那么“真正的”尺寸應該是多大呢?

      答案是1.6CM,確實也就是米12SU此次采用的IMX989對角線長度。那么以此類推,1/2英寸的IMX598,“真正的”CMOS對角線尺寸就應該是0.8CM了嗎?

      是的,但這里其實就會引出第二個問題,如果一款CMOS的“尺寸”大于等于1/2英寸,那么實際尺寸基本上可以視為1英寸=1.6CM對角線長度;但如果一款CMOS的尺寸小于1/2英寸,則計算方式就需要再進行一次改動,換為1英寸=1.8CM對角線長度。

      為什么會這樣?其實問題還是出在前文中所提及的“攝像管”上。道理也很簡單,當攝像管越做越小后,并不是所有元器件都會“等比縮小”?;蛟S是因為技術的進步,總之小于1/2英寸半徑的攝像管中心部分的實際感光區(qū)域占比,反而會比大尺寸半徑的型號更高一些。

      于是乎,同樣是因為長年累月下來的“預定俗成”,CMOS尺寸的真正計算方式,就這么被硬生生地“切”為了以下兩個公式。

      接下來,讓我們做一個簡單的數(shù)學題。四顆CMOS的尺寸,分別為1/1.7英寸、1/2英寸、1/2.3英寸和1/2.55英寸,請問它們的實際傳感器對角線長度分別是多少?

      發(fā)現(xiàn)問題所在了嗎?沒錯,正因傳感器尺寸實際上有著兩套換算公式,所以這就導致1/2英寸的“大底”傳感器,本質上與1/2.3英寸的“小底”其實是幾乎一樣大的。

      此前我們?nèi)咨钤跍y試米12SU變焦能力時曾提及,在使用10倍焦段成像時,2022年的米12SU使用1/2英寸(IMX586)傳感器+5倍光學鏡頭+2倍放大算法得到的畫面清晰度,與2014年老機型用1/2.3英寸傳感器+10倍光學變焦鏡頭拍出的畫面,幾乎在一個水平。

      2014年老機型配備的1/2.3英寸CMOS,其實與如今1/2英寸是幾無差別的“大底”

      現(xiàn)在看來,這不僅僅是因為“原生10倍光學變焦鏡頭”的解析力,足以抵消8年間數(shù)碼放大算法進步的問題。同時還因為1/2英寸的CMOS,實際上與1/2.3英寸CMOS本質上幾乎就是一樣大,只不過因為兩者的計算方式不同,才讓我們產(chǎn)生了兩者尺寸好像有較大區(qū)別的錯覺。

      同時,這也解釋了另外一個問題,為什么手機行業(yè)在2018年還是以1/2.55英寸作為旗艦主攝的主流標準,到了2019年就“突飛猛進”到1/2英寸?因為實際上,新老兩代CMOS的對角線長度就僅僅只增加了1MM而已,與大家所想象的突如其來的巨大技術進步,其實壓根就沒有發(fā)生過。

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