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『摄像头』韦尔股份：48M为何如此重要？( 三 )


『摄像头』韦尔股份：48M为何如此重要？
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CIS制造工艺从前照式到背照式 ， 从非堆叠式到堆叠式 ， 实现了CIS成像质量的不断突破 ， 逐步缩小了与CCD成像质量的差距 ， CIS凭借相比CCD更小、成本更低的优势 ， 得到了更加广泛的应用 。
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1.3、48M技术：三大核心技术铸就高门槛能否实现48M ， 主要考验CIS厂商三方面的能力：0.8μm像素工艺、Quad Bayer处理算法、高速数据传输电路设计 。1.3.1、0.8μm像素工艺48M需要0.8μm像素制造工艺 。CIS在48M像素点设计上都采用了4 in 1技术（或称Quad Bayer / TetraCell / 4Cell技术） ， CIS的色彩分离是靠像素点上方的Bayer阵列完成的 ， 4 in 1技术是将普通Bayer阵列由原先的2×2设计改为4×4设计 ， 增加了像素点个数 ， 在此基础上CIS能够输出高像素的Quad Bayer形式的原始图像 。
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1.3.2、Quad Bayer处理算法开发
Quad Bayer形式的原始图像需要转化为Normal Bayer 。手机SOC平台需要对CIS输出的原始图像进行处理 ， 而平台只能接受普通Bayer形式的原始图像 ， 为了兼容平台接口 ， 需要将Quad Bayer形式转化为Normal Bayer形式输出给平台 。
Quad Bayer转化为Normal Bayer有两种不同的方法 。Binning模式是将四个相邻的拥有相同颜色的像素一起读出并拼在一起（四合一） ， 实际上实现的是12M输出 。Remosaic算法才是将4×4的Quad Bayer转化为4×4的Normal Bayer ， 从而真正的实现48M全尺寸出图 。
三星GM1只有Binning模式 ， 索尼IMX586拥有Binning模式和Remosaic算法 。索尼IMX586在弱光环境下采用Binning模式 ， 输出12M；而在强光环境下可通过Remosaic算法输出48M 。三星GM2在GM1基础上改进 ， 在2019年也增加了Remosaic功能 。
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此外 ， 索尼最先把ISP堆叠在CIS硬件层上 ， 承担快速处理原始图像数据的功能 ， 包括最初期的去噪 ， 片上Remosaic算法 ， 3HDR算法等 。3HDR算法用于实现高动态范围的预览 。动态范围可以理解为同一张图片中可以分辨的最暗和最亮部分的比 。普通HDR在一个像素中仅记录正常曝光 ， 无法实现图像增强效果；而48M对应的3HDR能在一个像素中通过各个子像素完成3级分级曝光 ， 使得最终合成出来图片的动态范围包含了由最暗到最亮的一张的动态范围 ， 增强了图像的效果 。
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1.3.3、高速数据传输电路设计CIS获取的是模拟信号 ， 而手机SOC平台处理的是数字信号 ， 模拟信号与数字信号之间的转换需要模数转换电路 。48M数据量是12M的四倍 ， 对模数转换电路的设计提出了更高的要求 。
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此外 ， 为了实现高帧率实时出图 ， CIS设计厂商把ISP和DRAM堆叠到CIS芯片上 ， 以提高数据传输和处理速度 。目前只有索尼IMX586将Remosaic算法堆叠到片上（硬件） ， 能实现30fps实时全尺寸48M出图 。而三星GM2是在平台（软件）上进行Remosaic ， 仅实现10fps全尺寸48M出图 。


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