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Sony慢动作摄影晶片IMX400解密,每秒960格是怎幺达
上传时间:2020-06-09点击:580次
https://technews.tw/2017/06/19/the-secret-of-sony-xperia-xz-premium-960/
Sony慢动作摄影晶片IMX400解密,每秒960格是怎幺达
Sony 在 2017 MWC 发表的 Xperia XZ Premium 最近已经开始上市。其特色除了採用最新 Qualcomm 835 晶片组,延续上一代 Z5 Premium 使用的 4K 萤幕,并加入 HDR 功能。最主要的亮点为同时发表的 Xperia XZs 也使用的 Motion Eye 相机技术。Mobile Eye 使用堆叠式记忆体感光元件,能录製每秒 960 格录影功能,拍摄效果有如电影的慢动作特效。此功能成为 Sony 在 2017 旗舰机上的招牌。Sony 一直都是影像感测器技术市佔率的领先者。在影像感测器发展史上,Sony 从早年 CCD 发展到 CMOS 技术。作为数位摄影不可缺少的基本元件,Sony 的 CIS 除了供给自己相机与手机部门使用,也供应给手机的竞争对手,包括苹果 iPhone 与 Samsung 的 Galaxy 系列手机,目前市佔率全球第一。使用在 XZ Premium 与 XZs 上的 CIS 为 IMX400,规格为 1/2.3、1,900 万画素。对 IMX400 如何做到电影慢动作呈现特殊时刻,Sony 除了在东京发表会透露一些规格,外界很难一窥堂奥,还好今年 IEEE ISSCC,Sony 发表了一篇《A 1/2.3-inch 20Mpixel 3-layer Stacked CMOS Image Sensor with DRAM》,外界可以透过了解在电路设计发表的最高殿堂中揭露的内容,进一步了解这颗 IMX400 的运作祕密。Motion Eye 的运作方法,可以相容于目前的 MIPI 协定,採用 CSI2与传统应用处理器内的影像处理单元相连,在慢动作播放时,也就是先用高速摄影录製,后而使用正常速度播放来产生慢动作效果,而 IMX400 最大的优势就是不需要改变现行手机内对 AP 的支援,单靠使用 IMX400 即可让手机支援此慢动作播放的功能。客製化 DRAM 储存传送资料是关键IMX400 如其所宣称的採用 3 层堆叠元件组成,分别是最上层的背照式感光元件,与最下层的逻辑电路元件。中间使用 DRAM 形成类似三明治的组合。由于手机内的相机镜头模组空间相当珍贵,所有组成单位都必须非常轻薄,根据 Sony 公布的资料,除了本身製造的 CIS,内含的 DRAM 包含传统 CIS 内的 Row driver,推测应该是 Sony 为了平衡三层元件的电路面积,与合作伙伴一起客製化开发的 DRAM,此 DRAM 的目的最主要为用来高速摄影时当储存的功能。Sony慢动作摄影晶片IMX400解密,每秒960格是怎幺达根据在 ISSCC 发表的论文,上层 CIS 採用 1AL5Cu 90nm 技术,中层 DRAM 为 1W3AL 的 30nm 製造,最下层的逻辑电路则为 1AL6Cu 40nm 技术。拆解机构 TechInsights 的报告也证实论文内晶片面积中间採用硅穿孔技术相连 CIS 到 DRAM 的 Row Driver,再继续把讯号传送到最下层逻辑电路内的 ADC,由于高速摄影产生的瞬时大量资料,共有 4 个 ADC 内来产生转换后的数位资料,而为了将此资料能即时储存到 DRAM,Sony 特地设计了高达 512 Bits 来运作在 200 MHz 的传输介面为 DRAM 与逻辑电路沟通,非常类似 Wide IO 的设计理念。而实际拍摄高速摄影的运作模式,在使用者按下高速摄影触发点后,CIS 即会从传统的 30p 转换为 960p,在塞满 DRAM 后,就会自动回复原来 30p 的录製,CIS 也会在传送当下图片给 AP 时,将之前录影储存在 DRAM 的高速摄影内容,在目前 1/30 秒的拍摄间隔时同时传回给 AP,一旦 DRAM 传回清空,手机即可继续录製下一个慢动作播放的内容。IMX400 使用的高速摄影功能不只可新增慢动作播放的内容,由于 CIS 本身每次扫描线的储存时间都不相同的特性,此为 CMOS 本身运作的特性),在拍摄的物件高速移动时会产生 Rolling Shutter 效应,此状况会让拍摄后的照片扭曲变形。体积较大型的数位单眼相机之所以能够避免这个问题是採机器快门,但在手机上实施机器快门目前有难度,而 IMX400 具备的高速摄影能力可以减缓此拍摄问题的效应。Sony 这次透过 CIS 在手机的创新势必引起竞争对手跟进,最可能藉由採用 Sony 半导体的上述 IMX400 来达成同样功能。而目前在 Mobile CIS 市佔率第二高的 Samsung 由于同时兼具 CIS 与 DRAM 製造技术,预计跟进发表类似技术也可预期,但一般读者可能比较在意的是苹果,何时会跟进採用放入 iPhone 内。延伸阅读:揭开三层感光元件之密,Sony Xperia XZs 960fps 超慢动作录影原理详解定价 24,900 元,Sony Xperia XZ Premium 台湾全球首卖Xperia XZ Premium 是 SONY 有史以来最好的手机?它採用了什幺新科技
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