三星GN1感光器技术及应用解析 「刘延」

三星GN1感光器技术及应用解析 「刘延」Soomal音频影像 2020-05-23 00:39:46

• 近日，三星发布了新一代图像感光器ISOCELL GN1，除了1/1.3英寸大底外，这款感光器还有什么特点？和索尼同类产品相比有何特色和优势？感谢热心网友提供稿件。本文共1200字，结算稿酬300元。
  

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器

5月19日，三星发布了旗下新款图像传感器——GN1，三星称，这款图像传感器支持Dual PD和Tetracell技术，这款传感器拥有5000万像素，单像素1.2μm，传感器面积达到了惊人的1/1.3寸，同为目前在产的最大的手机图像传感器之一；在四合一模式下输出为1250万像素，单像素2.4μm；此外，支持一亿像素输出。随后，vivo产品经理韩伯啸转发了相关微博，暗示vivo将采用这款图像传感器。

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器 - 像素结构

全像素双核对焦+Quad Bayer滤镜

这款传感器很有意思，看起来甚至不那么“三星”。三星GN1可以看做原来三星S5K2L9——即vivo X20后置摄像头上用的那颗——的单像素略缩小+像素4x增加+滤镜更换版本。三星S5K2L9属于三星ISOCELL Fast序列。而三星在自家旗舰机S20 Ultra上用的，是S5KHM1，是一颗10800万像素的九合一输出的传感器，三星将其归为ISOCELL Bright序列。

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器 - 全像素模式

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器 - 像素合并模式

三星GN1这颗传感器这两项技术参数的目的也很明确：提升对焦能力，现有主流Quadbayer阵列传感器，除了IMX689和IMX700，都是内嵌一定相位对焦点，由于单像素面积偏小、相位对焦点数量有限，大多数手机的对焦能力都比上时代全像素双核对焦时期弱。重回全像素双核对焦，手机拍摄体验能提升一大截。这可能也是为什么选择了1.2μm，相对较大的单个像素，其相位信息冗余更多，更有利于对焦，尤其是弱光对焦。加强弱光拍摄，这里的弱光拍摄，不仅是弱光拍照，也是弱光录像。弱光拍照可以通过四合一+多帧合成实现，但弱光录像，四合一的大像素就排上了用场。结合弱光下的对焦能力，进一步提升弱光视频拍摄体验。

对比网红2x2 OCL的索尼IMX689

Bayer阵列、Quad Byer阵列、全像素双核对焦阵列和2x2 OCL阵列的像素排列结构对比

刚好，索尼这张图给了我们良好的示范。

相较于全像素双核对焦，索尼的2×2 OCL在HDR和分辨率上，相较于1.22μm的全像素双核技术表现更好，这两项索尼给全像素双核打分为Poor，而给2×2 OCL打分为Very good。但在量子效率（光电转化效率）和对焦这两个项目上，2×2 OCL并没有胜出太多。而相较于Quadbayer滤镜排列，2×2 OCL在量子效率（光电转化效率）和对焦上胜出，而在HDR和分辨率上基本持平。以上信息也很好理解，2×2 OCL兼具Quadbayer和全像素双核的优点。

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器 - 双像素

而GN1就是Quadbayer+全像素双核。因此，相较于IMX689/700，GN1的好处是在5000万像素输出条件下，单像素的信息量相对更丰富一些。因为2x2 OCL的一个微透镜下面的四个光电二极管都带有一定的相位信息，会损失一定的光线信息；而GN1的5000万像素，是5000万个微透镜下的光电二极管实现。

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器 - 像素通光

如果愿意，你们也可以把GN1看做一亿像素的1x2 OCL，即一个微透镜底下两个光电二极管，不过这俩光电二极管，不是正方形的，而是长方形的，尺寸是0.6μm×1.2μm。三星表示，这一亿个光电二极管确实是可以输出信号的，只需要通过一定的算法，同样可以输出1亿像素图像。

SAMSUNG 三星 ISOCELL GN-1图像传感器 - 多重曝光

此外，由于光线波长限制，红色光波长范围在700~900nm之间，单像素大小即将触及传感器极限，可能导致像素数量无法进一步提升。三星正在探索非传统滤镜排列方式，其排列方式包括也包括了非正方形光电传感器，GN1的出现，也是三星向下一步发展的探索。

整体来说，如果采用类似半导体工艺和相应外围电路，三星GN1和索尼2×2 OCL技术都兼顾了对焦和弱光，二者均能帮助手机拍摄取得更好体验，不同之处在于GN1的像素信息量更大，而索尼2×2 OCL在对焦上略强。

总结

GN1是一颗兼顾了弱光和对焦的传感器，相较于目前流行的普通Quadbayer阵列，这颗传感器能实现更快更好的对焦性能，同时其四合一下的大像素+大传感器可有效提升弱光视频拍摄能力。相较于2×2 OCL，GN1的技术在拍摄中对焦略弱，但能提供更多的信息量。

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系统居然说我是在灌水，我有吗？