¿Un nuevo punto de referencia para la fotografía doméstica con teléfonos móviles? Análisis completo del Sony IMX400

Sony Xperia XZs se lanzó junto con Sony Xperia XZ Premium. También está equipado con un elemento fotosensible IMX400, lo que supone una gran mejora en comparación con la generación anterior XZ. La razón por la que he estado enfatizando este nuevo elemento fotosensible es porque afectará la tendencia de rendimiento de la cámara de los teléfonos móviles insignia nacionales de este año.

Según los resultados del tercer trimestre fiscal de 2016 de Sony, el beneficio operativo del negocio de semiconductores de Sony alcanzó los 27.200 millones de yenes, ocupando el cuarto lugar entre los nueve principales negocios del grupo, superando incluso al negocio de audio y entretenimiento en el hogar y al negocio de comunicaciones móviles. La razón por la que Sony Semiconductor tiene un rendimiento tan brillante es que la cantidad de sensores de imagen vendidos ha aumentado significativamente. Esto está estrechamente relacionado con el hecho de que los fabricantes de teléfonos móviles están equipados con sensores de imagen de Sony. Cada vez que Sony lanza un nuevo sensor, naturalmente se convierte en el objetivo de los fabricantes nacionales de teléfonos móviles que compiten por adaptarse.

De hecho, ya el 7 de febrero de este año, Sony había anunciado al público el sensor IMX400. Según la explicación oficial de Sony, el sensor de imagen CMOS tradicional de doble capa consta de una capa de píxeles retroiluminada y una capa de circuito de procesamiento de señal con un chip de circuito preinstalado, mientras que el nuevo sensor de imagen CMOS tiene una nueva capa DRAM entre las dos. circuitos. En pocas palabras, Sony incluye una memoria en CMOS, lo que permite al IMX400 intercambiar datos de imágenes más rápido.

▲Sensor de imagen CMOS apilado de doble capa tradicional

▲Sensor de imagen CMOS apilado de 3 capas recientemente desarrollado con capa DRAM.

En la imagen comparativa de arriba, puedo ver claramente que la capa DRAM está ubicada entre el módulo de píxeles y el módulo de circuito. Cuando el módulo de píxeles obtiene la información de la imagen, primero se transferirá a la DRAM para su almacenamiento a corto plazo y luego el módulo del circuito procesará la información de la imagen, con la capa DRAM actuando como un búfer.

Los sensores con una capa DRAM obtienen dos propiedades: la capacidad de capturar imágenes fijas con una distorsión mínima de los objetos en movimiento a alta velocidad y capturar vídeos en cámara ultra lenta. Expliquemos uno por uno.

Disparo antidistorsión

Según la demostración oficial de Sony, con la ayuda de DRAM de alta velocidad, bajo consumo de energía y gran capacidad en la estructura apilada, el nuevo sensor puede lea imágenes fijas de 1/120 segundos (aproximadamente 4 veces más rápido que los productos tradicionales), al tiempo que reduce la latencia de lectura de cada píxel. Esta técnica de mantener la distorsión del plano focal al mínimo para imágenes estáticas puede encontrar aplicación en teléfonos inteligentes que carecen de obturadores mecánicos para controlar los tiempos de exposición, ayudándoles a capturar imágenes de objetos en rápido movimiento.

Es decir, una foto que antes tomaba 1/30 de segundo ahora se puede tomar en 1/120 de segundo. Entonces, ¿cuál es el punto de aplicación de esto en el uso real? En primer lugar, el CMOS que utiliza la capa DRAM tiene un rango de ajuste del tiempo de obturación más amplio, por lo que los fotógrafos profesionales pueden ajustar más libremente el tiempo de obturación que deseen. En segundo lugar, cuanto más rápido sea el obturador, más fácil será tomar fotografías de objetos en movimiento, o es menos probable que se produzcan imágenes residuales o deformaciones al tomar fotografías de objetos en movimiento.

▲Velocidad de lectura Efecto de disparo de 1/30 segundos.

En el cuadro comparativo, podemos ver intuitivamente que a la velocidad de lectura de 1/30 segundo, el frente de la foto está inclinado hacia la derecha, mientras que a la velocidad de lectura de 1/120 segundo, el El frente de la foto sigue siendo una imagen normal. Se puede ver que el rendimiento antidistorsión del IMX400 CMOS es inmediato.

▲Velocidad de lectura 1/120 segundo.

Grabación de vídeo en cámara súper lenta

Antes de la aparición de CMOS con capa DRAM, todas las grabaciones de vídeo en cámara lenta actuales en teléfonos móviles admitían hasta 240 fps. Pero según los parámetros del IMX400, puede grabar vídeos a 1000 fps en modo Full HD (1920x1080 píxeles), que es aproximadamente 8 veces más que el CMOS tradicional, lo que significa que es 8 veces más lento que el vídeo en cámara lenta que grabas con iPhone7, que obviamente es muy exagerado.

▲Vista transversal de un sensor de imagen CMOS apilado de 3 capas equipado con DRAM

Vale la pena mencionar que cuando los usuarios graban videos, videos de velocidad normal y videos en cámara súper lenta se puede procesar sin ningún problema. CMOS puede detectar automáticamente cuando un objeto comienza a moverse repentinamente y activar inmediatamente el modo de fotografía de alta velocidad. Esto se debe a que los datos de disparo a alta velocidad se pueden almacenar temporalmente en DRAM, mientras que el modo de disparo normal puede omitir la DRAM y procesarse directamente en el ISP.

Después del análisis técnico, echemos un vistazo al rendimiento de la cámara del Sony Xperia XZ Premium equipado con el procesador IMX400. Sin embargo, cabe señalar que las siguientes muestras y videos provienen de la máquina de ingeniería de Sony Xperia XZ Premium, y el rendimiento en varios aspectos puede ser diferente al de la versión producida en masa.

A juzgar por estas tres fotografías de muestra, el rendimiento de imagen del Sony Xperia XZ Premium es mejor que el del Sony Xperia XZ. El grave fenómeno de manchado anterior de las fotos del Sony Xperia XZ se ha mejorado significativamente. La claridad de las fotos es muy alta y el rendimiento es bueno incluso cuando la luz interior es insuficiente. Sin embargo, en términos de percepción personal, las fotos tomadas con este teléfono siempre parecen subexpuestas. Quizás Sony ajuste el algoritmo del software de imágenes en el futuro. Además, el sensor de vídeo antivibración y triple del Sony Xperia XZ todavía se hereda. Dado que el Sony Xperia XZ Premium aún no está a la venta, no hay muchas fotografías de muestra tomadas en este momento. Esperaré hasta que salga la máquina real para probarla.

Cabe mencionar que la cámara trasera del Sony Xperia XZ Premium es compatible con el sistema de disparo MOTION EYE y tiene una función de disparo frontal. En otras palabras, puede contener tres cuadros de fotos en un corto período de tiempo antes de que el usuario presione el obturador, y puede ser seleccionado por el usuario después de tomar la foto, lo que facilita a los usuarios capturar el momento que desean. Se podría decir que Live Photos de Apple no es mejor que él. Puede grabar vídeos cortos, mientras que Sony sólo puede grabar tres. De hecho, el sensor IMX400 puede pregrabar imágenes antes de presionar el obturador a través de la capa DRAM. Las fotografías que graba son todas fotografías de píxeles completos, mientras que Apple solo toma videos muy cortos con bajos fps y baja resolución.

¿No es fantástico ver vídeos en cámara lenta a 960 fps? . . De hecho, siempre que prestemos un poco de atención, hay muchas escenas en la vida en las que podemos grabar vídeos en cámara lenta. Por ejemplo, el momento en que se fotografía a un hombre; el momento en que una mascota corre y juega; el momento en que se lleva un diente de león, etc. Agregar cámara lenta hará que el video parezca una película de gran éxito.

En resumen, lo más destacado del Sony IMX400 CMOS es que la DRAM está empaquetada en el CMOS, que se puede utilizar como un búfer de datos para registrar información de la imagen por adelantado. Se ha mejorado cualitativamente toda la tecnología de predicción CMOS, el disparo en cámara lenta y la experiencia de instantáneas. Sin embargo, según información revelada por Zackbus en Weibo, aunque Sony afirma oficialmente que la capa DRAM es de alta velocidad, bajo consumo de energía y gran capacidad, en comparación con el CMOS tradicional, inevitablemente aumentará el consumo de energía. Por tanto, la duración de la batería del teléfono móvil y el calentamiento del módulo de la cámara pueden ser un problema oculto.