想問UltraPixel的問題 可能很蠢

hTC官方說法 像素面積比一般手機大三倍

這樣可以理解為 在固定感光元件大小 固定iso夜拍下
手機快門能比他牌手機更快?

2014-07-25 13:23 發佈
文章關鍵字 UltraPixel 問題
快門速度只是和感光度 (假設光圈值相同) 有關係, 與感光元件大小無關 -- 所以固定iso的話, 快門速度不變; 只是理論上感光元件較大的, 會產生小一點雜訊.
john811025 wrote:
hTC官方說法 像素面積比一般手機大三倍

這樣可以理解為 在固定感光元件大小 固定iso夜拍下
手機快門能比他牌手機更快?



答案是:錯。
攝影的曝光三要件是 光圈、快門、ISO。若有著相同的曝光程度,在命題中定光圈(手機鏡頭光圈恆定,印象中主流爲f/1.8)、定ISO的條件下,快門勢必一樣。
HTC Ultrapixel是降低像素以增加感光元件上單位像素的感光面積,提高的是 高ISO的純淨度,在夜拍中用高ISO換高快門。
可是這蠻奇怪的欸
那怎麼相同尺寸元件 one照片都比別人亮呢? 只是調高iso而已?
john811025 wrote:
hTC官方說法 像素...(恕刪)
CMOS Sensor 單位感光面積大三倍,快門當然可以快三倍。

但是..............要取決於設計者想要如何發揮這個優勢。

設計者可選擇

1.提高快門三倍,使移動影像不模糊。(例如由 1/15秒>>1/45秒)
2.降低光圈三倍,使景深加深,讓前後清楚。(例如由 1:2 >> 1:6)
3.降低放大器增益 3倍,使雜訊變小 (例如 Gain= 20db >>13db) 等於延伸最大可用ISO值。
4.各項條件不變,而使"暗部"影像亮3倍,適合夜間照相。 即(快門 光圈 增益)不變

手機通常是用電子快門,且沒有光圈可調。縮小光圈不可行,無意義。
所以通常會將這項優勢用在降低放大器增益,以降低雜訊,提高訊噪比。改善畫質。
也可讓增益不變使暗處增加三倍亮。(因光子進量3倍,所生電荷3倍,信號電壓也3倍)
也可用來將快門速度加快以減少移動影像模糊。(例如由 1/60秒>>1/180秒)

那麼聰明的工程師為何不將放大器的增益簡單的升高10倍讓小Sensor 也可以有 10倍 ISO 感光度呢?

由於真實世界與中學物理課本很不一樣。他有很多魔鬼。


設若其他條件都相同 CMOS Sensor 單位感光面積若大三倍,單位時間能收到的光子數量就會增加。
光子多,產生的電子量就多,電子量多產生的電荷 Q 就大,電荷大在電容器上產生的電壓就高 V=Q/C。電壓高,送進放大器的電壓也高,放大器輸出電壓高,那一個點的影像就會比較亮。所以Sensor 單位感光面積大,在暗處照出來的影像就會比較亮,比較好,比較無雜訊。

為何會比較無雜訊呢? 設計者為何不將放大器增益Gain增高10倍甚至100倍使暗處變亮呢? 如此一來 ISO 值就可 100 >> 1600 >> 25600 無限增大,不是嗎?

可惜我們不是生活在絕對零度。(-273.5度)

因為我們人是生活在攝氏25度左右,也就是克氏 298度。這種溫度足以使水銀滾燙溶解,堅硬冰塊變液體,所以是很熱的。
這種熱會震動所有物質的分子包括 CMOS Sensor 電容器及放大器內的矽半導體,而產生自由電子,這些電子與光子衝擊 Sensor 產生之電子完全相同。所以當無光子進入Sensor 時放大器仍會輸出影像信號,這就是熱燥訊。

有了熱噪訊墊底,任何比他小的信號在送達放大器前都會被淹沒,放大器放大幾千幾萬倍是沒有用的。
要使信號浮出噪訊大海水面上唯有增加 CMOS sensor 的單位面積。

要增加單位面積的唯二方法就是增加 CMOS Sensor 總面積使每一畫素分到更多面積。例如 1/3" >1/2" >1" >1.5"

或者減少總畫素,(例如 13M > 8M > 5M > 4M pixel)


當然還可以增加單位畫素之開口率或光電轉換率 (例如 BSI .....)
來增加信號輸出。不在本文討論範圍。

內文搜尋
X
評分
評分
複製連結
Mobile01提醒您
您目前瀏覽的是行動版網頁
是否切換到電腦版網頁呢?