上期文章分享了DG4Pros2 在清晨弱光环境下的项目实践。在特殊条件下,DG4Pros2凭借其更出色的降噪算法,实现了在弱光环境下高感画质的提升,满足了客户的需求。
平时交流过程中,有客户询问为何选择DG4Pros2来完成该项目,而不是采用DG6Pros2?他们疑惑是否因为 DG4Pros2 的像元更大,感光性能更好?这样一来,手中的DG6Pros2 是否就显得不那么香了?
DG4Pros2与 DG6Pros2对比评测
在相机领域,有一句广为人知的名言:“底大一级,压死人”。这句话的意思是,图像传感器尺寸越大,可以容纳的像素就越多,同时每个像素的像元尺寸也可以相应增大。像元越大,其优势就越明显。因为当感光芯片面积增大时,每个像素点能够吸收到更多的光线,从而提升照片的整体质量。因此,我们可以得出结论:感光芯片尺寸越大,成像效果通常越好。
DG4Pros2 采用 sony IMX366 图像传感器,传感器尺寸为 36mm*24mm,大疆 P1 就是采用这块图像传感器,像元大小为:4.4μm。
DG6Pros2 采用 sony IMX455 图像传感器,传感器尺寸为 35.9mm*24mm,sony a7r4、适马fpL,莱卡SL3,M11相机采用这块图像传感器,像元大小为: 3.76μm。
如果仅从图像传感器像元大小来对比DG4Pros2 相比 DG6Pros2 的感光能力提高了36.9%。
实际测试
两款相机使用同一颗镜头,快门速度相同,ISO 相同,分别对着均匀光板抓拍RAW 数据。
DG4Pros2: 平均灰度值 49,DG6Pros2: 平均灰度值 52。从感光性能来说,DG6Pros2相比DG4Pros2 感光能力还有微微一点提升,性能基本一致,所以仅仅从像元大小就评价相机感光能力是不准确的。
CMOS制造工艺
图像传感器的作用是捕捉光线并将其转换为电信号,进而再转换为图像等数据。即使在暗处也能够准确拍摄,是图像传感器的一个重要性能。由于在暗处只有微弱的光线,因此,如何无遗漏地捕捉到这些微弱的光线,并在不产生噪点的前提下将其高效地转换为电信号就非常重要。所以仅仅从像元大小就评价相机感光能力是不准确的,还需要考虑CMOS的制造工艺的问题。
这里举一个CMOS的制造工艺:前照式(FSI) vs.背照式(BSI)(IMX455、IMX366都是BSI工艺)。
前照式(FSI)
自上向下是微透镜(OCL)、滤光片(CFA)、电路层、像素。电路层不仅会遮挡PD、降低有效面积,同时减小了有效光线的入射角度。
背照式(BSI)
制造过程中,在给PD增加电路后,先翻转晶圆,再附加 CFA 和OCL。自上向下结构变成OCL、CFA、像素、电路层。光线从原本PD的背部进入,故称之为“背照式”或“背部入射式”。
前照式与背照式,一种是电路层位于感光二极管前面,一种是电路层位于感光二极管后面。如上图所示,前照式CMOS的金属电路挡在受光面前面,这样会损失很多光线,真正能够被感光二极管接收和利用的光线只剩70%甚至更少,一般来说前照探测器的量子效率一般在50%~60%之间,背照探测器在一定波长范围的量子效率最高高达90%~95%。很显然,背照式CMOS极大提高了光线利用率,可以提高传感器灵敏度最明显的改善就是低照度环境下成像质量更高,所以仅仅从像元大小就评价相机感光能力是不准确的,还需要考虑CMOS 的制造工艺和ISP算法等一系列问题。