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索尼手機真厲害!每秒960幀怎麼拍的?

Sony 在 2017 MWC 發表的 Xperia XZ Premium 最近已經開始上市。其特色除了採用最新驍龍835處理器,延續上一代 Z5 Premium使用的 4K 螢幕,並加入 HDR 功能。最主要的亮點為同時發表的 Xperia XZs 也使用的 Motion Eye 相機技術。Mobile Eye 使用堆疊式(Stacked)記憶體感光元件(CMOS Image Sensor / CIS),能錄製每秒 960 幀錄影功能(960p),拍攝效果有如電影的慢動作特效。此功能成為 Sony 在 2017 旗艦機上的招牌。

Sony 一直都是影像技術市佔率的領先者。在影像發展史上,Sony 從早年 CCD 發展到 CMOS 技術。作為數位攝影不可缺少的基本元件,Sony 的 CIS 除了供給自己相機與手機部門使用,也供應給手機的競爭對手,包括蘋果 iPhone 與 Samsung 的 Galaxy 系列手機(目前最新 iPhone 7 與 Galaxy S8 也持續採用),目前市佔率全球第一。

IMX400 如其所宣稱的採用 3 層堆疊元件組成(見下圖),分別是最上層的背照式感光元件,與最下層的邏輯電路元件。中間使用 DRAM 形成類似三明治的組合。由於手機內的相機鏡頭模組空間相當珍貴,所有組成單位都必須非常輕薄,根據 Sony 公佈的資料,除了本身製造的 CIS,內含的 DRAM 包含傳統 CIS 內的 Row driver,推測應該是 Sony 為了平衡三層元件的電路面積,與合作夥伴一起客制化開發的 DRAM,此 DRAM 的目的最主要為用來高速攝影(960p)時當儲存的功能。

實際拍攝高速攝影的運作模式,在使用者按下高速攝影觸發點後,CIS 即會從傳統的 30p 轉換為 960p,在塞滿 DRAM 後,就會自動回復原來 30p 的錄製,CIS 也會在傳送當下圖片給 AP 時,將之前錄影儲存在 DRAM 的高速攝影內容,在目前 1/30 秒的拍攝間隔時同時傳回給 AP,一旦 DRAM 傳回清空,手機即可繼續錄製下一個慢動作播放的內容。

Sony 這次透過 CIS 在手機的創新勢必引起競爭對手跟進,最可能藉由採用 Sony 半導體的上述 IMX400 來達成同樣功能。而目前在 Mobile CIS 市佔率第二高的 Samsung 由於同時兼具 CIS 與 DRAM 製造技術(故在 IMX400 的 DRAM 合作夥伴可能為 Micron 或 SK Hynix),預計跟進發表類似技術也可預期,但一般讀者可能比較在意的是蘋果(或是其他手機),何時會跟進採用放入新款的蘋果手機內。