苹果自研影像传感器CIS技术揭秘,iPhone挑战专业摄影市场

最新曝光的专利文件显示,苹果打算要自行打造次世代「影像感测器」,将是一款具备高达20格动态范围的新型影像感测器CIS技术,将会远超目前市售智慧型手机相机镜头水准,甚至有望能让iPhone超越专业电影摄影机,达到如同ARRI ALEXA 35动态范围,直逼人眼的视觉极限。

专利揭开Apple高动态影像感测器设计

根据《YMCinema》报导显示,苹果正在布局一项能够让iPhone影像感测器领域有重大突破新技术,主要是来自一项名为「具有高动态范围与低噪声的堆叠式像素影像感测器」新专利文件,内容完整揭示了苹果下一步重大设计,将从行动装置延伸至专业影像工具新影像变化。

专利揭开Apple高动态影像感测器设计
Apple最新自研影像感测器专利文件

挑战业界顶尖的动态范围表现

从最新影像感测器专利描述,也揭示苹果正计划打造一款次世代影像感测器,通过堆叠式设计实现120dB、20格(stops)的动态范围,相当于1,048,576:1的明暗对比比值,在同一画面中保留亮部与暗部的所有细节,将超越目前被视为业界标杆的ARRI ALEXA 35专业摄影机。

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苹果提出的 3T 像素设计,也与目前主流的 4T 结构有所不同,根据专利内容,每个像素单元包含两个关键构件:

  • 感测层(Sensor Die):内含光电二极管与侧向溢出积分电容(LOFIC),可因应各种光源情境,从室内微光到户外强光,无需依赖自动曝光补偿;
  • 逻辑层(Logic Die):包含实时电流记忆电路,用于量测像素侦测组件的噪声并加以抑制,通过CDS(相关双取样)技术降低热噪声(kTC noise)。
专利揭开Apple高动态影像感测器设计 1

Apple最新自研影像感测器专利文件

与现有索尼堆叠式传感器相似,但苹果额外替传感器加入了两项关键创新技术:

  • LOFIC(侧向溢出积分电容)技术:每个像素可根据场景亮度分别储存三阶段电荷,实现更精确的高光与暗部细节捕捉。
  • 每像素电流记忆电路:实时测量与抵销热噪声,无需事后降噪处理,且以三晶体管(3T)架构实作,挑战目前业界普遍使用的四电晶体(4T)设计。

那也显示苹果正准备摆脱对索尼图像感测器的长期依赖,企图从硅晶层级重新定义影像运算。

专利揭开Apple高动态影像感测器设计 2
Apple最新自研影像感测器专利文件

精密堆栈架构,为智能装置量身打造

专利揭示的堆叠式传感器由感测层与逻辑层紧密整合,能够让感测器本体在尺寸上更为轻薄,十分适合应用于智慧型手机与扩增/虚拟现实装置(如Apple Vision Pro)等对空间有限制的硬件平台。

苹果强调其设计中的创新之处,在于将进阶的噪声抑制与感光能力直接实作于像素层级,使得每个像素能够实时侦测与修正热噪声,而非事后通过软件处理。 这不仅有助于保留更多影像细节,也有望让高动态范围与低噪声成为标准,而非高阶机型才有的功能。

精密堆栈架构,为智能装置量身打造

苹果将图像科技推向全新层级 将冲击专业摄影市场

若此这项自研感测器设计最终导入iPhone、Vision Pro产品,这可能不只是相机性能的提升,更可能改写产业标准,有机会让iPhone影像表现大幅跃进,在影像领域直接加速拉开与竞争对手,甚至苹果能够挑战Sony、Canon、RED等专业相机厂商,将引发专业摄影市场另一波冲击。

如果能够搭配苹果神经网络引擎Neural Engine与高度整合的硬件、软件协同运作,未来不排除此传感器被应用于iPhone,就连同Apple Vision Pro甚至是全新影像装置,例如针对专业用户的高阶摄影机也都能应用。

苹果将图像科技推向全新层级 将冲击专业摄影市场

Y.M.Cinema Magazine 认为,若该技术落地,iPhone摄影功能将替手机摄影实现底下三大专业电影级功能,并彻底改变行动电影摄影、HDR 串流、AR/VR 画质与专业摄影器材的生态,

  • 实现电影级HDR拍摄
  • 实现实时、无噪声的高画质图像输出
  • 以极薄设备提供专业等级的 20 格动态范围

尽管这项技术仍处于专利阶段,未来能否量产与实际表现仍有待观察,但也能清楚显示苹果正积极运用自研芯片与硬件整合优势,企图要在影像科技领域占据关键一席。

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