最近這段時間整個手機行業中的熱門話題,毫無疑問就是小米 12S Ultra(下文簡稱為米 12SU)了。作為小米與徠卡達成戰略合作后推出的首款頂級旗艦影像機型,這款機型身上可以說是圍繞了太多的光環。
無論是行業首發的 1 英寸索尼 IMX989 主攝 CMOS,還是兩枚主攝級的 IMX586 超廣角和潛望式長焦副攝,又或者是小米手機史上首次全鍍膜、通過徠卡認證的鏡頭用料,這些在當下都無疑是頂級的影像配置。

從米 12SU 發布后,大量媒體、攝影達人、評測機構的反饋來看,小米這次在手機影像方面明顯是 " 找對了方向 "。在徠卡的聯合調校下,米 12SU 無論是拍照模式、還是成像風格,相比以往都有了極大的改變,不再單純強調參數上的領先,而是明顯更照顧用戶的 " 觀感 "。

當然,被米 12SU 熱度所吸引而來的,不只有手機和攝影的愛好者,也會有更加較真的硬核玩家。幾天前,就有網友通過拆機發現,米 12SU 的主板上還有一顆標注著 "C2" 的芯片,疑似是目前還未啟用的 " 澎湃 C2" 獨立 ISP。
又比如說,最近還有用戶通過拆機、測量發現,米 12SU 配備的這顆 IMX989 主攝 CMOS,其對角線長度似乎并沒有達到我們通常所認知的 "1 英寸 "。

很顯然,這一發現很快就引發了網絡中的討論。甚至就連 GSMARENA 這樣的媒體都親自下場,稱 " 在相機領域,1 英寸有時可以指代一種尺寸范圍,而不是一個精確的測量結果 ",并表示 " 這樣的情況在每個相機和手機制造商那都是一樣的。"
那么,GSMARENA 的這番說法對嗎?
相機行業有自己的 " 英寸 ",但這并不是一個 " 范圍 "
在進行技術解析前,我們首先要解釋一下什么是 " 英寸 "。
簡單來說,英寸(inch)是英制長度單位的一種。而在公開資料當中可以很輕松地查到兩條關鍵信息,其一,是 "1 英寸 " 等同于公制單位的 2.54cm;其二則是在英制長度度量方式中,1 英寸以下的長度用分數而非小數表示。
例如,1.27cm 轉換成英寸就只能寫成 1/2 英寸,而不能寫成 0.5 英寸。要問為什么,那就是 " 歷史沿襲 "、是 " 約定俗成 "。

明白了這些,我們再回過頭來看米 12SU 后攝模組中那顆 IMX989 主攝 CMOS 的對角線尺寸,究竟是多長呢?答案是約 1.6cm。
看到這,可能有的朋友會說,差這么多不算虛標嗎?
別急,這其實同樣是個 " 約定俗成 " 的問題,甚至可以追溯到上世紀 30 年代。當時,第一代 " 電子攝像機 " 被發明出來,而其核心部件是一種被稱為 " 攝像管(Camera Tube)" 的、最初的光電信號轉換裝置。

這就是攝像管
從原理上來說," 攝像管 " 其實與后來的 CCD、CMOS 其實大同小異。這也就意味著,它當然也有著各種不同尺寸、不同感光面積的規格之分。
然而正如大家所見," 攝像管 " 是一個長長的、由厚玻璃包裹的管狀物體,其 " 感光面積 " 只有頂部中心的一小塊區域。那么問題就來了,在當時標定 " 攝像管 " 的尺寸規格時,所指的是哪一種尺寸呢?
A. 包括玻璃外殼在內,整個攝像管的整體直徑;
B. 中心感光區域的直徑。
答案是 A。沒錯,這其實就是整個影像行業 " 傳感器尺寸 " 衡量方式的源頭。并且 "1 英寸 CMOS" 從來都不是指 CMOS 感光區域的對角線長度為 1 英寸,而是指 " 等同于 1 英寸直徑攝像管所具備的感光區域尺寸 "。

請注意,這個規格并不是僅限于手機上,而是適用于所有的數碼成像設備。也就是說,只要我們以 " 英寸(或者說吋)" 這個單位去形容影像傳感器的尺寸,指的都是 " 等效于多少英寸的攝像管 ",從來都不是指 CMOS 本身的對角線長度。
也就是說,判斷米 12SU 的主攝 CMOS" 是不是真的 1 英寸 ",不應去測量其 CMOS 對角線長度是不是 2.54cm,而應該去測量它的 CMOS 是不是與其他的 "1 英寸相機 "CMOS 一樣大,這樣才更嚴謹。
CMOS 尺寸其實還有兩套不同的標準
現在大家已經知道,"1 英寸 CMOS" 的對角線尺寸不可能是 2.54cm(1 英寸),那么 " 真正的 " 尺寸應該是多大呢?
答案是 1.6cm,確實也就是米 12SU 此次采用的 IMX989 對角線長度。那么以此類推,1/2 英寸的 IMX598," 真正的 "CMOS 對角線尺寸就應該是 0.8cm 了嗎?

是的,但這里其實就會引出第二個問題,如果一款 CMOS 的 " 尺寸 " 大于等于 1/2 英寸,那么實際尺寸基本上可以視為 1 英寸 =1.6cm 對角線長度;但如果一款 CMOS 的尺寸小于 1/2 英寸,則計算方式就需要再進行一次改動,換為 1 英寸 =1.8cm 對角線長度。
為什么會這樣?其實問題還是出在前文中所提及的 " 攝像管 " 上。道理也很簡單,當攝像管越做越小后,并不是所有元器件都會 " 等比縮小 "。或許是因為技術的進步,總之小于 1/2 英寸半徑的攝像管中心部分的實際感光區域占比,反而會比大尺寸半徑的型號更高一些。

于是乎,同樣是因為長年累月下來的 " 預定俗成 ",CMOS 尺寸的真正計算方式,就這么被硬生生地 " 切 " 為了以下兩個公式。
大于等于 1/2 英寸的 CMOS,按照 "1 英寸等于 1.6cm" 來換算對角線長度。
小于 1/2 英寸的 CMOS,按照 "1 英寸等于 1.8cm" 來換算對角線長度。
接下來,讓我們做一個簡單的數學題。四顆 CMOS 的尺寸,分別為 1/1.7 英寸、1/2 英寸、1/2.3 英寸和 1/2.55 英寸,請問它們的實際傳感器對角線長度分別是多少?
答案很簡單,分別為 1.6/1.7=0.94cm,1.6/2=0.8cm,1.8/2.3=0.78cm,以及 1.8/2.55=0.7cm。
發現問題所在了嗎?沒錯,正因傳感器尺寸實際上有著兩套換算公式,所以這就導致 1/2 英寸的 " 大底 " 傳感器,本質上與 1/2.3 英寸的 " 小底 " 其實是幾乎一樣大的。
雖然手機 CMOS 在進步,但速度或許沒那么快
此前我們三易生活在測試米 12SU 變焦能力時曾提及,在使用 10 倍焦段成像時,2022 年的米 12SU 使用 1/2 英寸(IMX586)傳感器 +5 倍光學鏡頭 +2 倍放大算法得到的畫面清晰度,與 2014 年老機型用 1/2.3 英寸傳感器 +10 倍光學變焦鏡頭拍出的畫面,幾乎在一個水平。

2014 年老機型配備的 1/2.3 英寸 CMOS,其實與如今 1/2 英寸是幾無差別的 " 大底 "
現在看來,這不僅僅是因為 " 原生 10 倍光學變焦鏡頭 " 的解析力,足以抵消 8 年間數碼放大算法進步的問題。同時還因為 1/2 英寸的 CMOS,實際上與 1/2.3 英寸 CMOS 本質上幾乎就是一樣大,只不過因為兩者的計算方式不同,才讓我們產生了兩者尺寸好像有較大區別的錯覺。
同時,這也解釋了另外一個問題,為什么手機行業在 2018 年還是以 1/2.55 英寸作為旗艦主攝的主流標準,到了 2019 年就 " 突飛猛進 " 到 1/2 英寸?因為實際上,新老兩代 CMOS 的對角線長度就僅僅只增加了 1mm 而已,與大家所想象的突如其來的巨大技術進步,其實壓根就沒有發生過。
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