被騙了,廠商們說的「1 英寸」Sensor 是假的?

Sony 最近發(fā)布了一款跨界攝影手機(jī) Xperia PRO-I,其中主攝采用了與自家黑卡 RX100 系列相機(jī)同款的圖像傳感器 Exmor RS CMOS,直接將一英寸的底塞到手機(jī)里。

不過受手機(jī)尺寸(厚度)所限,Xperia PRO-I 主攝這枚 1?英寸底實(shí)際被利用的區(qū)域只有大概 60%,剩余的區(qū)域并沒有被直接用上,而是作為防抖等冗余設(shè)計(jì)。

我們都知道,圖像傳感器一直以來(lái)都是以「英寸 / inch」這個(gè)英制單位來(lái)衡量大小,但我們?nèi)粘J褂玫幕径际菄?guó)際通用的公制單位,若以 1 英寸來(lái)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(rèn)為圖像傳感器上的「1 英寸」指的是傳感器的對(duì)角線長(zhǎng)度,那么很遺憾,這里要給你潑一盆冷水了。

▲ Sony RX100 M6 相機(jī)
這里繼續(xù)以索尼 RX100 系列的 1 英寸圖像傳感器為例,傳感器長(zhǎng)寬比例為 3:2,實(shí)際尺寸是 13.2mm × 8.8mm(折算為 0.52inch × 0.35inch),根據(jù)我們初中學(xué)過的勾股定理,計(jì)算出它的對(duì)角長(zhǎng)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(diǎn)多啊。

▲ Sony Xperia PRO-I 主攝 1 英寸 CMOS 渲染圖
不可否認(rèn),在我們的認(rèn)知里,屏幕的尺寸是以對(duì)角線來(lái)衡量的,圖像傳感器理應(yīng)類似,而實(shí)際上并非如此簡(jiǎn)單,「1 英寸」的 Sensor 不僅是橫、豎,甚至連對(duì)角線也達(dá)不到 1 英寸 —— 其實(shí)不止是 1 英寸的底,市面上但凡是用「英寸」來(lái)衡量尺寸的圖像傳感器基本都存在這樣「夸大事實(shí)」命名方式 —— 可問題是它們這個(gè)「英寸」代表著什么呢?
這其實(shí)跟我們之前聊過的三星、臺(tái)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(shí)是有一定歷史遺留原因的。

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▲ 光導(dǎo)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(jì) 50 年代前后(甚至更早前)的電視攝影機(jī)是采用「攝像管」來(lái)作為圖像傳感器的。

▲ 光導(dǎo)攝像管成像區(qū)域橫截示意圖
所謂的「管」的橫截面就是圓形,但實(shí)際用得上的成像平面只有圓內(nèi)的矩形,可用成像面積大概占整個(gè)圓面積的 2/3,或許是為了讓數(shù)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產(chǎn)品尺寸標(biāo)準(zhǔn),后 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)。

還有說法,如今 CCD、CMOS 圖像傳感器也從歷史中學(xué)到了當(dāng)中的精髓,即使早就沒有了攝像管外圈玻璃的結(jié)構(gòu),用「英寸」為單位衡量尺寸大小時(shí),也繼續(xù)以傳感器所形成矩形的外接圓為標(biāo)準(zhǔn),取其半周長(zhǎng)來(lái)表示。
聽起來(lái)很繞?沒關(guān)系,這里繼續(xù)以 RX100 系列的 1 英寸 CMOS 來(lái)舉例子。

▲ Sony Xperia PRO-I 主攝 1 英寸 CMOS 渲染圖
前面說到,這枚 CMOS 的長(zhǎng)寬分別為 13.2mm、8.8mm,對(duì)角長(zhǎng)度為 15.86mm,在這個(gè)矩形作一個(gè)外接圓,那么這個(gè)圓的直徑就是這個(gè)矩形的對(duì)角長(zhǎng)度,也就是 15.86mm,那么稍微用一下小學(xué)里學(xué)到的周長(zhǎng)公式「C=πd(圓周率 × 直徑)」,算出這個(gè)圓的周長(zhǎng)約為 49.8mm,周長(zhǎng)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(shí)含義。

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

▲ 三星 HM1 渲染圖
是不是很「離譜」?其實(shí)這方面的水分還不止這些,從上面能看到各家實(shí)際的半周長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)尺寸是有細(xì)微差距的,這也算得上是當(dāng)中的水分,所以說如今傳感器廠商們并不是嚴(yán)謹(jǐn)以外接圓為標(biāo)準(zhǔn)作計(jì)算的,而是比外接圓更大一點(diǎn)點(diǎn)的圓(一定程度學(xué)習(xí)了攝像管的玻璃管外徑周長(zhǎng)的計(jì)算方式)—— 更有趣的是各個(gè)廠商的「水分」可大可小,即使是同一廠商的不同產(chǎn)品可能遵循著不同的尺寸標(biāo)準(zhǔn),這里就不作多贅述了。

▲ Sony 的全畫幅 CMOS(RX1)
所以說 1 英寸的「大底」實(shí)質(zhì)上并沒有我們想象中那么大 —— 至少它的對(duì)角線完全沒有 1 英寸長(zhǎng)。若以近似的方法炮制 3:2 比例的全畫幅 CMOS,那么這塊 36mm × 24mm 的傳感器尺寸應(yīng)該為 2.67 英寸,而它實(shí)際對(duì)角長(zhǎng)度只有 1.7 英寸。
這就是我們(有一定攝影知識(shí)儲(chǔ)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(duì)角線的長(zhǎng)度啦。