3月29日晚間，小米舉辦春季新品發(fā)布會，正式發(fā)布小米11 Pro、小米11 Ultra和小米11青春版，一同發(fā)布的還有小米路由器AX9000和小米手環(huán)6共五大新品。

其中小米11 Pro起售價4999元，搭載驍龍888芯片，搭載了新型硅氧負極電池，支持67W有線快充+67W無線充電，也是小米首次搭載IP68防水級別的手機。小米11 Ultra則在小米11 Pro的基礎上，成為了全球首款“三主攝”手機。

當晚最具話題性的技術，莫過于這兩款機型的主攝模組都采用了與三星ISOCELL合作18個月研發(fā)的5000萬像素大底傳感器GN2，感光面積達到1/1.12英寸，是iPhone12Pro的近5倍大，超越索尼為華為定制的IMX700（1/1.28英寸），并已經十分接近索尼黑卡相機RX100M7的一英寸大底。

“像素再高，也不如大底大像素傳感器”——余承東

近年來，手機拍照的需求見長，帶動了移動圖像傳感器像素和面積的爆炸式增長。

知名數(shù)碼博主maomaobear在撰文中提到，手機拍照進化從11萬開始，像素數(shù)不斷提升，但是有過幾個臺階。第一個臺階是200萬像素，功能手機拍照進化到200萬后停滯了很久，因為200萬已經可以完成記錄生活的需要。

智能手機興起讓手機拍照一路進化到了1200萬又停滯了很久，至今蘋果還是1200萬像素。Maomaobear分析原因是手機進化到1200萬時，配合現(xiàn)在的鏡頭和IPS，測試分辨率已經超過了3000線。這個水平已經超越了DC數(shù)碼相機，甚至超越了早期殘幅的單反。

期間，還有諾基亞用大CMOS和高像素去解決變焦畫質的問題，同時把全像素畫質推到了新高度，但也隨著諾基亞手機的失敗而停滯。直到華為重新接過諾基亞的衣缽，再度提升像素數(shù)與CMOS面積，開啟了智能手機像素大躍進，從1200萬跳到4800萬，6400萬，1.08億。

不過武功再高，也怕菜刀?！跋袼卦俑?，也不如大底大像素傳感器”，這是華為余承東的原話。去年7月23日，余承東在其微博上發(fā)表了對于手機上搭載1億像素CMOS傳感器的分析，他表示：“一億像素實際拍照效果不如大底大像素的Sensor。即便一億像素通過多個小像素合成大像素，效果也還是有折扣與差距。拍照的效果并不是與像素數(shù)簡單相關的，這是一個系統(tǒng)性工程?！?/p>

的確，對攝影感興趣的朋友都知道，傳感器面積越大，進光量越高，物理層面收集的圖像信息越好，越有利于最終成像效果的呈現(xiàn)，2020年，智能手機CMOS面積也開始進化，IMX700已經進化到了1/1.28寸。

曾經的單反CMOS傳感器（上）和手機CMOS傳感器（下）比起來，尺寸是秒殺，就算手機的算法再厲害，畫質也一樣被秒殺。而GN2的恐怖參數(shù)，令它成為市售移動傳感器面積第一。

GN2的參數(shù)有多恐怖？

根據(jù)官方公布信息，GN2單像素面積達到1.4μm，這個尺寸本就難覓敵手，這個參數(shù)在一定程度上決定了傳感器夜景表現(xiàn)力。再加上支持像素四合一技術，可將四個像素合成當做一個像素使用，等效像素尺寸高達2.8μm，令感光性能更突出。

三星方面在今年2月底發(fā)布了這款傳感器時表示，GN2的像素排列，還是三星傳統(tǒng)的四合一拜爾排列?？梢酝ㄟ^四合一做1250萬的輸出，也可以直接出5000萬的圖；還通過使用“智能重新鑲嵌算法”重新排列彩色像素來支持1億像素的輸出。當然，實際的照片并非是一一對應的1億像素，而是通過紅綠藍三個5000萬像素的圖層進行疊加后，進行放大與合成最終通過算法形成的1億像素照片。

在強光下，5000萬出圖的品質是有保證的，因為單位像素1.4微米已經非常大，實際上強光下，三星ISOCELL 技術用0.8微米已經可以保證單位畫質了。

另外，三星GN2也是首款采用雙像素增強技術（Dual Pixel Pro）的傳感器，配合全像素全向8核對焦，與多點 dToF 激光對焦系統(tǒng)，通過最多 64 點測距極暗光下也能對焦。雷軍在發(fā)布會上也表示，搭配小米自研的“夜梟算法”，在接近無光的環(huán)境下也能拍出畫面明亮的照片。

與此前的技術相比，GN2的綠色像素是對角拆分，紅色與藍色像素則繼續(xù)保持垂直拆分，這讓其像素頂部和底部、左側和右側均可以讀取相位差。新的檢測方式可以應對弱光環(huán)境或快速移動物體的快速準確自動對焦。

關于Dual Pixel Pro，三星半導體官方在微博貼出一張技術解析圖：

根據(jù)三星官方的意思，雙像素增強技術是由雙像素技術升級而來。雙像素技術是模擬雙眼對焦，實現(xiàn)左右相位差對焦；雙像素增強技術，除了每個像素分為左右兩半，還可以對一些像素進行對角線隔離，不僅可以左右相位差對焦，還根據(jù)圖像傳感器特點，實現(xiàn)上下相位差，提升對焦效果。藉由大底+對焦升級，提高弱光下，運動中的成片率，減少廢片。這個技術最早在OPPO的手機中使用，效果非常不錯。。

三星ISOCELL GN2還支持Smart ISO Pro，能夠智能的調節(jié)兩種不同的感光度，這在三星目前的傳感器中已經進行了支持。視頻拍攝上支持1080P分辨率的480幀慢動作拍攝，在4K分辨率上則能提供120幀錄制支持。

手機CMOS傳感器的兩條技術路線

小米為用好這款“底大一級壓死人”的傳感器，也是煞費苦心。為其搭配了雙原生ISO Fusion和Stagger HDR技術，配合 12bit RAW可以帶來18級高動態(tài)范圍表現(xiàn)。同時搭配8P鏡頭、OIS光學防抖，支持1920fps超級慢動作，以確保全場景下的成像能力。

“三主攝”中的另外兩位分別是主攝級IMX586傳感器，4800萬像素輸出配合1/2英寸大底，提供超廣角128°視野范圍，；長焦端同樣采用IMX586傳感器，潛望式變焦號稱實現(xiàn)了全球最高的120倍超遠變焦。

視頻方面，得益于三主攝相機系統(tǒng)，小米11 Ultra首次支持全焦段8K視頻拍攝，不論是廣角、超廣角還是長焦均可實現(xiàn)8K超清視頻錄制，并新增雙機聯(lián)錄功能，取景框可接入另一部小米11 Ultra/Pro的相機畫面，以不同視角分屏拍攝。

顯然三星GN2傳感器的使用，有助于小米11 Pro/Ultra的拍照能力提升。單從規(guī)格上來說，GN2比小米11使用的HMX就要強一些，畢竟這是最新款的頂級產品。其次也是兩種不同的技術路線。

三星圖像傳感器當前有兩條旗艦級生產線，一條是主攻大底高像素的三星HM系列傳感器（產品有三星HMX、三星HM1和三星HM2）；一條是主攻大底的三星GN系列傳感器（產品主要有三星GN1、三星GN2）?！吨嘘P村在線》整理了一張三星旗艦傳感器參數(shù)表格：

三星旗艦傳感器部分參數(shù)一覽(圖自：ZOL中關村在線)

可以看出在三星一系列的旗艦傳感器中，GN2除了最大像素不占優(yōu)勢，在傳感器尺寸和單像素面積上都是傲視群雄。盡管三星品牌市售手機未有搭載三星GN系列傳感器，但不能否認三星GN系列重要參數(shù)上的恐怖。

上文也提到在CMOS圖像傳感器的道路上，發(fā)展出了兩條路線——其中一條是鎖定4800萬-5000萬，增加單位像素面積，一條是鎖定0.7微米-0.8微米單位面積，增加像素數(shù)。4800萬的邏輯，是四合一后1200萬，正好滿足4K拍攝3840*2160的需求；而4800萬或者5000萬，可以滿足8K拍攝的需求。整個CMOS的面積利用可以最大化。

Maomaobear認為，鎖定0.7微米-0.8微米單位面積的邏輯，是強光下0.8微米足夠了，再大畫質也沒有突破，而弱光可以四合一。這種邏輯可以實現(xiàn)強光下畫質的最大化?！癎N2顯然是第一種邏輯下的結果，在最高分辨率下的畫質，5000萬也許不及1億，但是在視頻上，5000萬會有比較大的優(yōu)勢?！?/p>

從之前的“一億像素”，到現(xiàn)在的“大底”、“雙像素增強技術”，三星帶來了不少傳感器技術的新玩法。也讓手機廠商們除了索尼，多了另一個選擇，那么除了小米，還有哪些智能手機廠商搭載了這枚傳感器呢？

此前，vivo X50 Pro+和vivo X60 Pro+兩款機型上采用了三星GN1，因此預計除了小米11 Pro和Ultra，vivo新旗艦機型也大概率會采用GN2傳感器。此外realme眾多機型都青睞三星傳感器，也不排除2021年的realme旗艦采用新款傳感器。但根據(jù)網上爆料來看，大概率將小米會擁有一段時間的獨占期。

傳小米自研芯片是ISP

但有了大底傳感器，拍照就能超越單反了嗎？目前來看還是不可能，因為拍出好照片還有兩個重要因素：鏡頭和圖像信號處理器（ISP）。

鏡頭在手機上目前是無解的，因為它對體積有剛性物理要求的，拍攝特定場景時用的鏡片可能就有手機那么厚了。

ISP是Image Signal Processor的縮寫，主要用來對前端圖像傳感器輸出信號處理的單元，以匹配不同廠商的圖像傳感器。通俗來理解就是，ISP 所要做到的就是將“數(shù)字眼睛”的視力水平提高到“人類眼睛”的水平，讓人眼看到數(shù)字圖像時的效果盡可能接近人眼看到實景時的效果。ISP除了負責圖片銳化、降噪、優(yōu)化色彩等工作，還肩負著實現(xiàn)相位、激光、反差等混合對焦運算以及提供對多攝像頭支持等重任，是手機拍照中必不可少的關鍵一環(huán)。

網上傳言，小米這次將發(fā)布的自研的芯片就是ISP，數(shù)碼博主@數(shù)碼閑聊站等也“實錘”小米全新自研澎湃芯片是獨立ISP芯片，不是SOC芯片。

但昨晚（3月29日）的發(fā)布會小米還是賣了個關子，把自研芯片留到了今晚發(fā)布。

2020年9月，小米曾公開招聘ISP工程師，打造自研ISP的意圖非常明顯。聯(lián)系到和三星共同研發(fā)CMOS傳感器一年多，期間搭配著ISP的研發(fā)也十分合理。

@數(shù)碼閑聊站曾表示，高通 ISP 芯片一年一更新，跟不上小米影像進步的速度，于是小米自己做起了 ISP 芯片。這次芯片與小米近些年進步神速的影像技術有關。

不過，小米不是國內第一家自研ISP的手機廠商，華為從海思麒麟950開始就集成了自研的ISP，以美顏拍攝見長的美圖手機也采用了富士通的獨立ISP芯片。

以高通驍龍 888 移動平臺為例，搭載了 Spectra 580，這是首個支持三 ISP 的 Qualcomm Spectra 圖像信號處理器，三 ISP 支持攝像頭進行三重并發(fā)和三重并行處理。如果小米的自研芯片真的是ISP，那么搭載的手機將擁有小米自研的影像技術，獨立于高通 SoC 上集成的 ISP 運行。

一個ISP其實是一個SoC核心，內部包含CPU、SUP IP、IF 等單元，可以運行各種算法程序，實時處理圖像信號。ISP的控制結構由ISP邏輯和運行在上面的Firmware兩個部分組成，邏輯單元除了完成一部分算法處理外，還可以統(tǒng)計出當前圖像的實時信息。Firmware 通過獲取ISP 邏輯的圖像統(tǒng)計信息進行重新計算，反饋控制Lens、Sensor和ISP邏輯，以達到自動調節(jié)圖像質量的目的。

責編：Luffy Liu

電子工程專輯綜合自小米官網、中關村在線、Techweb、PChome、CNMO、maomaobear、IT之家報道

原文標題：小米11 Pro/Ultra搭載大底傳感器GN2，或與自研ISP芯片有關？

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責任編輯:haq