在2023年6月的今天，如果要給IMX608做一個(gè)排名，如果要從視頻，拍照，讀出，感光能力，規(guī)格等多個(gè)方面綜合排序的話，IMX608依然是當(dāng)之無(wú)愧的第一——恰到好處的視頻比例，同時(shí)通過(guò)hexbayer兼顧了拍照;片上ISP解碼給予其剛好的1080p和4k輸出的能力，并且多合一堪比全畫(huà)幅的像素大小，給予其夜間充分的感光能力。唯一一個(gè)小缺點(diǎn)就是華為當(dāng)年上這顆傳感器的時(shí)候，沒(méi)有開(kāi)發(fā)40MP，這顆CMOS的高解析力輸出能力有些浪費(fèi)。

這顆傳感器最先由華為收編的諾基亞芬蘭研究所成員提出的構(gòu)型——在歷史上索尼從來(lái)沒(méi)有提出過(guò)類似的構(gòu)型，所以很明顯，這不是索尼自己的思路做出來(lái)的產(chǎn)品。實(shí)際上早在2013年，諾基亞就想搞一顆能夠兼顧拍照和視頻的夢(mèng)幻傳感器，但是受限于時(shí)代，一直未得以實(shí)現(xiàn)。在2019年，華為的視頻跨越計(jì)劃終于將IMX608的技術(shù)構(gòu)型交給諾基亞團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了。時(shí)至今日，在techinsights已經(jīng)為我們揭開(kāi)了很多技術(shù)迷題的當(dāng)下，IMX608值得我們重新回顧。

1.IMX608的工藝是什么？

關(guān)于IMX608的工藝，在歷史上眾說(shuō)紛紜。有人說(shuō)它就是一顆普通的gen3傳感器，有人說(shuō)它是像素級(jí)銅互聯(lián)的傳感器，也就是gen5——近日披露的techinsights報(bào)告給出，IMX608的端子間距為3μm。那么它算gen3還是gen5呢？這事得分開(kāi)看。顯然，它在4k視頻或者40MP，10MP下輸出時(shí)，像素間距2.24μm是不夠gen5的——它是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)gen3。但是，當(dāng)它在像素16合1下輸出1080p/720p視頻時(shí)，它就是顆標(biāo)準(zhǔn)gen5傳感器——此時(shí)像素間距4.48微米，已經(jīng)比3微米小很多了。

但是還是要說(shuō)，IMX608超高讀出速度并非來(lái)自于它在十六合一下能算gen5有關(guān)——3微米并非很密集的像素密度，熟知的IMX586甚至IMX803(也就是網(wǎng)上宣稱是gen5的那顆傳感器)——它們都是3微米間距。最后的結(jié)局也很簡(jiǎn)單，IMX586的讀出今天雖快但是還是很普通，基本上和IMX600這類屬于同一水準(zhǔn)(硬要說(shuō)IMX600還快點(diǎn)，畢竟600是旗艦，586就是中端)。而IMX803目前也并未發(fā)現(xiàn)它的讀出有任何出眾之處——相比IMX989這類自然是很好了，但是803硬要說(shuō)讀出也就是700的水平(IMX803和700種種相似性，讓我不得不懷疑803和700技術(shù)高度同源性)。因此，銅互聯(lián)端子密度并不能代表讀出速度，具體速度和什么有關(guān)，這個(gè)還需后續(xù)更多資料的披露。

在本段結(jié)尾做個(gè)總結(jié):IMX608在16合1下可以看成是gen5，在其他模式輸出下只能看成gen3。但是，IMX608讀出快并不是因?yàn)間en5，而是因?yàn)槠渌?比如，可能因?yàn)殂~端子更粗壯，或者3微米銅端子密度本身已經(jīng)能支持高速讀出了，瓶頸并不在銅端子。其他傳感器ADC電路更不適合高速讀出，而IMX608的傳感器電路更適合高速讀出等等)。

2.如何一設(shè)計(jì)多應(yīng)用？且看芬研所的超奇葩思路

在IMX608的設(shè)計(jì)中，芬研所的工程師希望一個(gè)設(shè)計(jì)能滿足多個(gè)應(yīng)用:高速讀出要滿足慢動(dòng)作視頻，而慢動(dòng)作視頻單幀不能太糊，過(guò)去IMX400這些慢動(dòng)作視頻不但時(shí)間拍不長(zhǎng)，而且光照一暗，慢動(dòng)作視頻就籠罩了一層奇特的噪點(diǎn)。同時(shí)，因?yàn)樗€用作拍照，因此它必須還得有高像素的特性。在這種思路指引下，IMX608兼具了大像素和高像素的特性，且通過(guò)長(zhǎng)邊設(shè)計(jì)為1080p的倍數(shù)，可以拍攝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的視頻的同時(shí)，拍照直接調(diào)用全像素，也不會(huì)解析力太弱。因此，通過(guò)這些設(shè)計(jì)思路，IMX608成為了功能最多的，并且表現(xiàn)最出色的超廣角傳感器:大底，高像素，高讀出，高感光能力;并且支持ISO51200視頻，hd 1920fps慢動(dòng)作視頻，10MP(40MP拍照未開(kāi)放)高像素拍照。

2.1高信噪比視頻讀出

視頻拍攝過(guò)程中的噪點(diǎn)問(wèn)題一直影響著視頻的畫(huà)質(zhì)。而這個(gè)問(wèn)題在慢動(dòng)作視頻中更加明顯——1920fps慢動(dòng)作視頻下意味著單幀慢動(dòng)作視頻感光時(shí)間不可以超過(guò)1/1920秒，比起常規(guī)1080p60fps(單幀1/60秒)要少很多。因此，單個(gè)像素收集的光會(huì)少很多。

在這種情況下，唯一能做的就是加大單像素面積，同代工藝下CMOS的暗電流(噪聲)可以看成大致一樣(實(shí)際上現(xiàn)在IMX989這種最新的傳感器暗電流也沒(méi)有下降多少，依然能看成一樣)，單像素面積大的CMOS，在暗光下收集到的光子越多，信噪比越高，也就越能實(shí)現(xiàn)更高的ISO。因?yàn)镮SO代表亮度，更高的信噪比也就代表在相同噪點(diǎn)水平下，ISO更高(亮度更高)，最終都是細(xì)節(jié)更清晰。同時(shí)，像素binning，讓像素合并輸出可以達(dá)到等效原生大像素的效果。

在這種思路下，IMX608的設(shè)計(jì)者讓IMX608像素超級(jí)加倍，從四合一來(lái)到十六合一——此時(shí)單像素面積達(dá)到4.48微米，因此ISO可以從常規(guī)的ISO12800再翻四倍來(lái)到ISO51200。在ISO51200下，IMX608依然有可用的畫(huà)質(zhì)，因此當(dāng)單幀來(lái)到1/1920fps的時(shí)候，IMX608表現(xiàn)出相比三星碾壓式的畫(huà)質(zhì)增益——在超高讀出速度下，每幀畫(huà)質(zhì)都高度可用。也就是說(shuō)IMX608靠這個(gè)設(shè)計(jì)解決了慢動(dòng)作從有到好的問(wèn)題。這里面有到好并不是說(shuō)華為只是單純的改進(jìn)——原來(lái)三星的慢動(dòng)作是480fps插幀，最高只有480fps，IMX608提升到了1920fps，是三星的四倍，而且單幀慢動(dòng)作畫(huà)面過(guò)窄，畫(huà)質(zhì)過(guò)差的問(wèn)題也一并解決了，只有這個(gè)才能叫從有到好，而非現(xiàn)在安卓廠商某個(gè)參數(shù)優(yōu)化10%就敢說(shuō)自己從有到好了。

這種大像素同時(shí)也帶來(lái)了另一個(gè)增益——慢動(dòng)作情況下單幀可用，那么當(dāng)我不采用這么高規(guī)格錄像，比如我就用1080p30fps，此時(shí)畫(huà)面單幀接受的光子比1080p1920fps還多(多64倍)，這豈不是更好了嗎？實(shí)際上就是這樣，當(dāng)夜間環(huán)境下，很多手機(jī)錄像一團(tuán)糊的時(shí)候，此時(shí)IMX608錄像就可以發(fā)揮巨大威力了——在夜間可以拍出更亮的畫(huà)面和更好的細(xì)節(jié)，極大提升了夜間錄像的可用性。因此原生大像素給IMX608帶來(lái)了兩個(gè)非凡賣點(diǎn)——ISO51200極暗夜景錄像以及1920fps超級(jí)慢動(dòng)作。

2.2原生視頻分辨率設(shè)計(jì)——不浪費(fèi)面積，不用跳采

在IMX608的另一個(gè)亮點(diǎn)就是它的原生視頻分辨率設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的傳感器當(dāng)中，它一般不是視頻分辨率設(shè)計(jì)，比如1250萬(wàn)像素(四合一)，它的分辨率是4096*3072，拍4k是3840*2160，意味著會(huì)有34%的面積被浪費(fèi)掉了。而且，尤其是當(dāng)拍攝1080p的視頻，因?yàn)槟M端最多只能四合一輸出，就算是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采樣，裁切掉周圍的，只輸出中間的3840*2160個(gè)像素，那么我怎么獲得1080p的視頻呢？答案是再跳采，因?yàn)?840是1920的2倍，因此每采樣3840個(gè)像素再舍掉1920個(gè)像素，剩下的1920個(gè)像素輸出就是1920*1080的1080p視頻了。所以，這種跳采的方式又會(huì)損失傳感器面積。

而IMX608的傳感器像素為:3840*2592(四合一)，長(zhǎng)邊剛好是4k的像素，這樣它只浪費(fèi)傳感器面積:16%，比4:3的50MP浪費(fèi)50%好多了。而1080p時(shí)，它還可以進(jìn)一步四合一達(dá)到十六合一，此時(shí)依然可以直接在模擬端輸出1920*1080p視頻，而不需要跳采，也就是說(shuō)在1080p下，IMX608采用的面積和4k時(shí)是相同的。不浪費(fèi)傳感器面積也就意味著它在視頻下能盡可能不浪費(fèi)每一束光，從而達(dá)到更高的信噪比。

本期主要從技術(shù)和思路上剖析了IMX608，下期再?gòu)募夹g(shù)上剖析一下:IMX608相比現(xiàn)在的影像旗艦的超廣角，還領(lǐng)先在哪，讓它可以笑傲江湖，寶刀不老。