下一代徠卡相機CMOS感測器來了？

在2015年Leica M感測器供應商CMOSIS被收購，以致不少人對徠卡相機未來感到擔憂。不過在剛剛結束的慕尼黑上海電子展上，AMS（奧地利微電子公司）帶來了全畫幅CMOS感測器CMV50000，它很可能成為下一代徠卡相機感測器。

AMS CMV50000感測器

也許有人奇怪，徠卡與AMS有什麼關係呢？在2012年，徠卡發布了後來被稱為大M的Leica M (Typ 240)相機，Leica M採用了一塊CMOSIS設計、STM的代工的24MP CMOS感測器。到了2015年AMS以2.2億歐元收購CMOSIS公司，間接來說徠卡是AMS老客戶了。

大M用的CMOS感測器

相比索尼、三星等廠商，AMS在消費領域名不見經傳，但大家一定知道蘋果iPhone X上的Face ID技術，Face ID所用的結構光感測器正是來自AMS。AMS CMV50000名為全畫幅感測器，但成像面積要比全副要大，達到了36.4mm×27.6mm、有效像素7920×6004（47.5MP），總像素更是高達8160×6048。CMV50000若以窗口模式運行全副畫面（36 mm×24mm），那解析度依然有7826×5217（40.8MP），僅僅遜色於索尼A7RII/III、尼康D850，但它讀取速度遠遠超出前面三款相機。

CMV50000擁有22條12bit sub-LVDS數據通道，每條通道帶寬達到了830Mps@12bit，能以30FPS全像素（47.5MP）輸出,若使用分段抽樣模式（Subsampling）輸出3960×3002解析度（11.9MP）可到60FPS，也就說它可以拍攝8K@30P或是4K60P視頻，讀取速度吊打D850、A7RIII所用的感測器。

CMV50000不同模式、不同解析度下的讀取速度

更為先進的是CMV50000採用了全局快門設計，每一個像素擁有8個晶體管構成電容器，可以存儲光電效應產生的電荷，實現無果凍效果，還有更先進的像素合併（binning）與雙重曝光HDR模式（dual exposure HDR）。

在今天不少相機都擁有像素合併模式，比如說有效像素為45.4MP的D850可以輸出25.6MP或是11.4MP小尺寸RAW格式照片。更少像素能在同等容量的存儲卡中保存更多照片，緩解存儲壓力，但不能提升畫質。因為D850的像素合併是在數字處理器端完成的，圖像信息已經過模擬放大、模數轉換、數字放大多重處理了，沒有挖掘潛力了。但CMV50000不同，它利用全局快門可用電容存儲電荷的特性，在單行像素完成光電轉換後不急於把電荷進行模擬放大、模數轉換，而是等到像素陣列全部完整轉換後，以4×4個像素為一組，把顏色相同、隔行/列相鄰的四個像素產生電荷合併成一個大像素電荷後，再進行放大、模數轉換。在像素合併模式下CMV50000有效像素降低至11.875MP，但能明顯提高滿井位能(Full well capacity)，單個像素的滿井位從14000e提高到58000e，是原來的4.14倍，動態範圍從64dB提高到68dB，信噪比從41.4dB提高到47.6dB。換句話說，CMV50000不僅連拍速度比A9快，而且擁有A7RIII的高像素與A7SII的高感光度，一塊感測器通吃體育、風景、星野攝影以及視頻拍攝。

CMV50000的像素合併模式，左為RGB彩色版本合併模式，右為黑白版本合併模式，黑白版本合併模式簡單一些，只要把相鄰4個像素合併即可

全局快門技術除了用於像素合併外，還用於雙重曝光HDR。在雙重曝光HDR中，CMV50000的像素陣列隔列或隔兩列分成兩組，拍攝時每組曝光時間不同，獲得明暗不同的圖像，然後再用處理器將兩幅圖像合成一張HDR照片。在雙重曝光HDR下CMV50000下有效像素減半至23.75MP，但單次拍攝即可實現HDR，能大幅度擴展相機的動態範圍、改善噪點表現，適用於運動、拍鳥、風景、街拍各種領域。

早在2016年，AMS發售了黑白版本的CMV50000，彩色版本同年流片並於2017年上市，是一塊很年輕的CMOS感測器。CMV50000單片價格高達3450歐元，幾乎與一台Leica Q等值。CMV50000高昂的售價恐怕是它成為徠卡下一代相機感測器最大阻礙，但即使不使用該感測器，它利用全局快門技術靈活實現了像素合併、雙重曝光HDR模式值得所有相機製造商參考、學習，徠卡定（suo）制（shui）一塊低速、低成本的CMV50000也未嘗不可。

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