imx978简评：超时代的超级传感器

最近盛传某国产旗舰将会搭载imx978传感器+f/1.6大光圈+光学防抖冲击dxomark第一，不过，很多人应该对imx978不甚了解吧。虽然imx978的部分规格已经被站哥曝光过，但是却并没有人对其解读。根据目前已经曝光的资料，imx978主要有以下几个特征：

（1）1.024英寸规格的超超大底；

（2）14bitADC超高规格读出；

（3）2*2ocl全像素全向对焦；

（4）4k120FPS 10bit/ 1080p 960FPS超高读出速度；

（5）双原生ISO；

（6）超大像素。

这里对其各项规格做一个简单的解读吧。

1.一英寸超级大底

虽然摄影圈常说底大一级压死人，但是华为用mate50告诉我们实际决定成像素质的还是实际传感器进光量。传感器进光量＝传感器面积*光圈，在一定光圈的情况下，传感器面积直接决定进光量。现代手机光圈一般差距不大，撑死就是f/1.8和f/1.9的区别，因此旧“底大一级压死人”了。考虑到传感器主要噪声来源还是散粒噪声满足泊松分布，因此传感器域噪声便直接和进光量正相关也就是和传感器面积正相关了，所以1.024寸规格是绝对能带来正增益的。

不过imx978还有个小问题，就是它是16：11的。没错无论是在成像还是视频，它都不会用到完整的传感器面积。在4：3和16：9两种输出模式下，用到的传感器对角线都是1/1.06寸左右，虽然相比原来的5200万像素，1.024寸略小，但是依然也是巨无霸了，配合f/1.6大光圈，进光量妥妥的王者，无可质疑。大概算了一下，就算面积稍小了一点，进光量依然可以碾压vivo x90pp，小米12su、magic4至臻等一票国产旗舰。

在4：3模式下输出4766万像素，大概可算4800万像素（或者4：3输出就是4800万像素，总像素比5200万略多）。而在16：9模式下，总像素数4250万像素。

2.14bit高位数读出

位数直接代表色深，因此位数越高，图片含有的颜色越多。主流传感器目前大概都是10bit，甚至大量凑数摄像头只有8bit色深。原生输出12bit的目前笔者了解的只有imx378，689，700，789四款，而目前在高端相机传感器已经大为普及的16bit，对于手机来说依然是个奢望。

对于imx378已经上了12bit，而现在没有什么发展，是一个很差劲的事。高级显示器早就普及10bit和12bit了，对于12bit显示器想要获得更好的显示体验，就必须要用14bit来压缩。因此，这是更高色深应该被普及的原因。并且，14bitADC有助于缩小一些种类的噪声。而高端imx989只支持10bit，看来是14bitADC电路造价比较贵吧。

3.2*2ocl全像素全向对焦

在传感器片上对焦的发展史上，经历了反差对焦，相位对焦，全像素双核对焦，2*1ocl和2*2ocl几个发展过程。哦对三星，为了不用友商的技术，三星的对焦发展之路更加曲折，从2*1ocl开始，三星利用自己在小像素工艺的优势疯狂打磨小像素双核对焦，但是迷惑的是不给全高的dti，一直到gn5，双核对焦打磨到头，给了全高dti，做到1微米像素双核对焦，证明了这是死路。在中间为了实现双核对焦打磨，还做出了gn2这种斜置dti的奇葩传感器来实现双核对焦下的全像素全向对焦，但是因为没有斜置像素只是斜置dti，最终也被证明是一次不成功的尝试。最终，在一番折腾后，三星拿回了2*1ocl（superpd），之后做双2*1ocl代替2*2ocl（double super pd），发现还是不如2*2ocl好使，最终换回了2*2ocl，索尼用技术表明姜还是老的辣。但是三星保留了最后的倔强，用0.6微米小像素工艺做出了2亿像素的2*2ocl，在不过分牺牲解析力的情况下实现了2*2ocl，而索尼的5000万像素2*2ocl实际解析力因为2*2ocl的特性只有1/4的1250万像素，损失很大，说明三星小像素工艺还是有效的。

2*2ocl用历史告诉大家，我就是目前最强的对焦，它比大部分传感器低光对焦性能都要更好，当然对焦也和像素大小和调教有关，比如imx700对焦比766就要好，但是978是1.55微米超大像素，意味着它应该是目前市面上对焦性能最好的移动端传感器。

4.4k 120FPS 10bit/1080p 960FPS输出

现在的视频底没有4k120FPS输出，就显得自己低人一等了。imx978在imx789，787等基础上再次进化，从8bit视频输出进化到和imx608一致的4k 120FPS 10bit输出。这样的高速读出性能自然也代表这它的高速读出能力，imx978在imx989的1080p/480FPS基础上进一步进化到支持1080p 960FPS，这个读出规格也达到了imx608的水平，加上面积比608大，因此可以获得非常强悍的视频表现，具体如何参见当年mate30Pro超级慢动作视频带给人们的惊艳感。目前尚不知是否支持720p 1920FPS输出，不过考虑到列ADC读出原理，理论上也是支持的。

这是笔者认为最合适的读出方式：为了实现超级慢动作的最佳视角，mate30Pro超广角视角从120度缩减到100度，牺牲了广度。在一英寸横行、等效焦距已经做到22mm甚至21mm的当下，主摄上高速读出输出慢动作视频，也不会出现三星那时候的窄视角了，还是不错的。之后，超广角在配等效12mm自由曲面镜头，即可以实现最好的搭配。

5.双原生ISO

这似乎是视频底的标配了。通过设计两套电路实现dual gain，在通过片上ISP进行融合，即可以实现宽广的动态范围。尤其是对于视频拍摄，无法进行实时hdr视频合成时，双原生ISO得作用就体现出来了。不过imx978的恐怖之处还在于大像素带来的大阱容，导致它的宽容度应该可以接近一些低级专业视频设备，这再移动端传感器上是前所未有的。

6.原生大像素

前面提到的传感器域信噪比主要由面积决定，但是在单张照片中，手机一般不进行自动的缩图处理，有多少物理像素就输出多大的照片，因此此时决定信噪比的是像素域噪声和信噪比。imx978原生1.55微米大像素可以实现强悍的信噪比，因为它的进光量还是非常恐怖的。

小结

imx978的地位应该是索尼最强传感器也不为过了。超高速读出、大阱容大底大像素、14bitADC、2*2ocl，哪个都是索尼移动端旗舰配置。我对imx989是不甚满意的，因为它相比imx700进步有限，读出速度、读出规格、对焦等等相比imx700都是挤牙膏甚至倒退，除了面积大以外，很难说它有什么亮点。而且imx989面积过大带来的噪声也是显著大于imx700的，在相同曝光参数下989噪点表现比700更多。索尼2020年之后一直缺乏一款真正的旗舰传感器秀肌肉加证明自己的实力，目前来看imx978应该是索尼真旗舰。在2020年索尼的旗舰传感器是双旗舰战略，拍照旗舰是imx700，录像旗舰是imx608，imx978可以看做既是拍照旗舰也是录像旗舰，是二者的结合体。根据目前曝光的参数，imx978可以在缺一项的情况下稳坐笔者传感器天梯排行榜v2.0的榜首，并且目前已经曝光的传感器在未来一年内甚至更久应该鲜有能撼动imx978地位的传感器了。