如今的手機(jī)已經(jīng)有了天翻地覆的變化，手機(jī)不再只是移動(dòng)電話，智能手機(jī)逐漸發(fā)展成我們掌中的娛樂(lè)工具。說(shuō)起工具不得不提到手機(jī)的拍照功能，人們?cè)絹?lái)越依賴(lài)用手機(jī)拍照，相比“笨重體積大”的單反，出行游玩時(shí)人們更喜歡掏出小巧的手機(jī)來(lái)記錄美好的時(shí)光。

　　人們對(duì)拍照的需求迫使智能手機(jī)無(wú)論是硬件還是拍照性能都有了很大的提高，從最初的30萬(wàn)像素到如今主流的1300萬(wàn)甚至2100萬(wàn)像素。除了像素上面的提高，另一個(gè)攝像頭的核心組件：傳感器也有了“花樣式”的改變，如今主流的手機(jī)攝像頭傳感器包括傳統(tǒng)式、背照式和堆棧式三種類(lèi)型，它們之間有何不同之處，接下來(lái)就給大家介紹一下。

決定手機(jī)拍照的硬件 90%人不知道咋區(qū)分

　　傳統(tǒng)（前照式）CMOS與背照式CMOS

　　傳統(tǒng)CMOS叫它前照式CMOS更為貼切，由于它在結(jié)構(gòu)上和背照式CMOS更有對(duì)比性，編者就將這兩個(gè)放在一起介紹。先看一張前照式和背照式的橫剖對(duì)比圖示：

前照式結(jié)構(gòu)和背照式結(jié)構(gòu)的橫截面比較

　　一般的CMOS都由以下幾部分構(gòu)成：片上透鏡、彩色濾光片、金屬排線、光電二極管以及基板。傳統(tǒng)CMOS為左圖的前照式結(jié)構(gòu)，當(dāng)光線射入像素，經(jīng)過(guò)了片上濾鏡和彩色濾光片后，先通過(guò)金屬排線層，最后光線才被光電二極管接受。

　　通過(guò)對(duì)比我們可以很直觀的看到，左圖的光在進(jìn)入感光元件內(nèi)部時(shí)被金屬線路擋住了一部分，原因是因?yàn)榻饘偈遣煌腹獾模�而且還會(huì)反光。所以，在金屬排線這層光線就會(huì)被部分阻擋和反射掉，光電二極管吸收的光線能就只有剛進(jìn)來(lái)的時(shí)候的70%或更少；而且這反射還有可能串?dāng)_旁邊的像素，導(dǎo)致顏色失真。（目前中低檔的CMOS排線層所用金屬是比較廉價(jià)的鋁（Al），鋁對(duì)整個(gè)可見(jiàn)光波段（380~780nm）基本保持90%左右的反射率。）

　　時(shí)間推進(jìn)到了08年6月，索尼公司發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)式CMOS的不足之處，發(fā)布了背照式CMOS，并冠以Exmor R名稱(chēng)，并且首先用在數(shù)款DV產(chǎn)品上。背照式就是將金屬排線層和光電二極管的位置和“前照式”顛倒過(guò)來(lái)了，使光線幾乎沒(méi)有阻礙和干擾地被光電二極管接受，光線利用率提高了，所以背照式CMOS傳感器能更好的利用照射進(jìn)入的光線，在低照度環(huán)境下成像質(zhì)量也就更好了。

背照式CMOS更好的接受光子

　　可捕捉的光子越多，感光性能越好，能夠帶來(lái)更細(xì)膩的畫(huà)質(zhì)，可以說(shuō)背照式CMOS的問(wèn)世將手機(jī)成像提升了一個(gè)新的高度。

　　背照式與堆棧式

　　堆疊式CMOS最先出現(xiàn)在索尼推出的移動(dòng)終端用CMOS上，Exmor RS為其注冊(cè)商標(biāo)。堆疊式出現(xiàn)的初衷其實(shí)不是為了減少整個(gè)鏡頭模組的體積，“體積小”只是其附帶的一個(gè)好處而已。

　　從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，堆棧式CMOS是背照式CMOS的一個(gè)全新升級(jí)版本，具有高像素化、高性能化及小型化的特點(diǎn)，堆棧式（Exmor RS）CMOS的原理是，它使用有信號(hào)處理電路的芯片替代了原來(lái)背照CMOS圖像傳感器的支持基板，在芯片上重疊形成背照CMOS元件的像素部分，從而實(shí)現(xiàn)了在較小的芯片尺寸上形成大量像素點(diǎn)的工藝。由于像素部分和電路部分分別獨(dú)立，因此像素部分可針對(duì)高畫(huà)質(zhì)優(yōu)化，電路部分可針對(duì)高性能優(yōu)化。

背照式CMOS和堆棧式CMOS結(jié)構(gòu)對(duì)比（圖片引自百度百科）

　　通俗點(diǎn)來(lái)說(shuō)，之前的背照式CMOS電路和處理回路區(qū)域是在一層，相互擠壓空間難免會(huì)壓縮像素區(qū)域的面積。新的堆棧式結(jié)構(gòu)把這部分電路板移到了感光元件的下層的基板上，為感光元件流出了更大的空間，更小的干擾，也就可以擁有更多的像素。

堆棧式CMOS結(jié)構(gòu)圖

　　除此之外，堆棧式傳感器相比起背照式的還擁有兩項(xiàng)技術(shù)來(lái)提升畫(huà)質(zhì)的。第一個(gè)就是堆棧式傳感器加入了RGBW的編碼技術(shù)，就是是由原來(lái)的R（紅），G（綠），B（藍(lán)）三原色像素點(diǎn)中再加入W（白）像素點(diǎn)來(lái)提升畫(huà)質(zhì)，提高傳感器的感光能力的，使攝像頭在暗光環(huán)境下也能夠拍攝出質(zhì)量更高的照片。

　　第二項(xiàng)就是堆棧式傳感器更加是支持硬件HDR功能，硬件HDR英文名稱(chēng)叫做“In-camera HDR”，它實(shí)現(xiàn)的原理是能夠精確地單獨(dú)控制每一行像素的曝光時(shí)間，從而在傳感器層面上就實(shí)現(xiàn)原生的高動(dòng)態(tài)范圍渲染，有別于之前的軟件HDR技術(shù)一樣需要軟件，照相機(jī)綜合算法來(lái)合成，所以照片生成的速度更快，而且可以實(shí)現(xiàn)HDR錄像。

　　從以上的介紹可以看出，堆棧式傳感器是從背照式傳感器進(jìn)化提升而來(lái)的產(chǎn)品，也是由背照式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，堆棧式傳感器吸取了背照式的優(yōu)勢(shì)地方，再?gòu)浹a(bǔ)了其劣勢(shì)的地方，進(jìn)行了更加全面的優(yōu)化升級(jí)。除此之外，堆棧式傳感器還可以兼顧背照式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使到攝像頭的拍攝畫(huà)質(zhì)有了很大的提高。

　　背照式CMOS和堆棧式CMOS成像到底誰(shuí)好？

　　單純從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，堆棧式具有絕對(duì)壓倒性的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)于背照式CMOS，但從當(dāng)今的智能手機(jī)來(lái)看這個(gè)問(wèn)題，還真不好說(shuō)。手機(jī)無(wú)論從價(jià)格還是性能，大體分為低端機(jī)、中端機(jī)、高端機(jī)三個(gè)劃分區(qū)間，每個(gè)手機(jī)的配置都有三六九等之分，拍照上的成像不單與傳感器的類(lèi)型相關(guān)，還與鏡頭質(zhì)量、感光元件面積大小、手機(jī)圖像處理性能有關(guān)，比如有些背照式CMOS的感光元件面積依然大于堆棧式感光元件的面積，所以成像方面自然是前者優(yōu)勢(shì)。

堆棧式（Exmor RS）示意圖：1是像素部分，2是相關(guān)電路，3是內(nèi)置DRAM

　　比如iPhone 7 Plus使用的是背照式CMOS，而努比亞Z17 mini使用的則是堆棧式CMOS，從樣張的對(duì)比來(lái)看，雖然努比亞Z17 mini在夜景下的拍攝效果比較出色，色彩還原度更高，畫(huà)面較明亮，但是對(duì)細(xì)節(jié)的處理卻不及背照式的iPhone 7 Plus更為清晰。

背照式手機(jī)和堆棧式手機(jī)拍攝樣張對(duì)比

　　好了，三種主流的傳感器類(lèi)型就介紹到這里，讓我們猜想一下，今年發(fā)布的iPhone 8會(huì)不會(huì)創(chuàng)新使用堆棧式CMOS呢？讓我們拭目以待吧。