如何看待索尼新出的RX100M4
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发布时间：2022-04-26 17:15
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热心网友
时间：2023-10-16 14:03
转载自 蓝拓科技。予之正名。
A7RII的背照式传感器和RX100M4的积层式（或者叫堆栈式，Stacked）传感器其实也并非是什么新型黑科技，在手机/卡片相机所用的小尺寸感光元件当中，这两种技术早已得到了大规模应用。
索尼第一款Exmor R背照式传感器的宣传文件，转自索尼日本官网
记得当时我还有一台索尼TX5C，这款传感器的高ISO画质看起来确实比之前的老卡片机好了不少。相信这也是绝大多数用户对于背照式传感器的印象——高灵敏度。
然而，可能很多人忽略了这款小小卡片机的另一个技术指标——10fps的全像素连拍。
这就是背照式传感器的第二个优势——高速。
我们都知道，数码传感器的典型单元实际上有着两套结构，模拟部分和数字部分。模拟部分非常简单，一个典型像素的四个管子结构随随便便就能搞出来，也没有什么太大的提升空间。
难就难在数字电路。这里的数字电路和我们通常认知当中的CPU/GPU是一样的，想要提升性能，很大程度上依赖于两个要素——更多的晶体管和更高的工作频率。对于这类专用处理器来说，优化架构的空间实在是太有限了。
然而，对于传统的表面照明式（以下简称表照）CMOS来说，增加更多的晶体管就意味着占用更大面积，对于CMOS感光性能的影响也是毁灭性的。
背照式CMOS就没有这方面的忧虑，反正电路在后面，想铺多大铺多大，实现高速化就变得容易了很多。
这才是A7RII采用BSI-CMOS的真正原因。甚至三星NX1这款像素密度高很多的相机用上BSI也是这个原因——并不是因为传统的“背照式传感器高感好”。到了APS-C往上的尺寸，BSI对高感的增益微乎其微。
如果不采用BSI结构，读取速度无法达到4K超采输出的要求。
对于数字电路来说，提频率也是一种非常有效的方式。
然而，半导体工艺却是一个摆在高频面前不折不扣的一个大难题。
和一般人想象的不同，光电二极管和相应的模拟电路对于制程的要求其实非常的低，500纳米制程做这些玩意儿都是绰绰有余甚至有过剩。索尼的180纳米工艺相对于现在三丧和淫特二用的14纳米也是已经落后了N代。
然而这并没有什么卵用，还是那句话，传统的传感器制造模式对制程几乎没有需求。
但数字电路部分不一样啊，人家还嗷嗷叫唤要高频要制程呢，佳能这边没办法，采用了把A/D和后端直接拿出去整体另外制作的方式，带来的后果就是引入额外的片间传输噪声，导致低感动态范围变差。
索尼这边还好，倒是能塞个内置ADC进去。但是效果其实也差强人意，内置ADC的这些传感器读取速度都非常的渣，连拍六张顶天了，4k超采没指望，*得尼康D4/D4s只能去找瑞萨要高速传感器，甚至索尼自己的A7s，也是因为要顾忌4k输出实在没办法，也采用了外置A/D的方案。
这一对难兄难弟，动态范围只有13EV左右，没法与内置ADC的传感器相抗衡（成绩转自DxOMark）
怎么办！！难道就没有两全其美的办法了吗！！
在这样的大背景下，堆栈式CMOS正式从手机传感器领域走出，进入了专业用户的视野。
堆栈式CMOS一开始也是被用于小尺寸sensor的制造，商品名Exmor RS，苹果的最新一代手机iPhone6/6+用的便是这么一块传感器。
（吐槽：把Stack一律翻译成堆栈的也是醉了，估计是那帮程序员搞出来的这么个翻译。在数字图像处理界叫叠加更合适，而在CMOS这里明显积层式这个翻译更好。不过既然约定俗成，那就这样吧。）
大家对于堆栈式CMOS的第一印象可能也是“开口率高，信噪比高，高感好”，而iPhone 6系列的表现确实也没让大家失望。
然而不知道大家有没有注意iPhone6的一个新功能——240fps慢动作拍摄。
240fps 720p输出，意味着什么？超越以往传感器太多的采样速度！
实际上，堆栈式CMOS的模拟层和数字层已经被分离，二者可以采用完全不同的半导体工艺进行制造。顶上的模拟层万年不更新用祖传工艺也没关系，底下的数字层么，据我所知现在正在使用的是45纳米工艺。RX100M4上的这一块堆栈式sensor，数字部分据说已经用上了28纳米——和现在最复杂的纯数字电路芯片GTX TITAN X GPU用的是一样的工艺。
工艺的提升意味着刷高频可以刷到飞起，嗯。
所以RX100M4采用堆栈式CMOS，并不是像一般人想的那样为了提升高感。
而是第一为了4K拍摄，第二，有个1136×384@960fps（可插值到1080p）的超高速视频输出。第三，超高速的Rolling Shutter可以在1/32000s的情况下近似实现Global Shutter的无果冻效应效果。
这一切以往都是几十万的电影机才有的性能，如今只要几千块。
为了把高速CMOS玩出花儿来，索尼也真是太拼了。
这块CMOS快到什么程度？处理器根本来不及处理sensor输出的数据，索尼为了解决这个问题，特意在传感器内部集成了一块DRAM！这也算是前无古人了，不过还是想吐槽，为毛索尼的处理器总是不给力……
实际上，把速度玩出花来的方式简直太多。可能很多人不会意识到的是，我们静态照片画质的改善，可能最后还要求助于超高速读取的传感器。
之前在讨论佳能传感器动态范围问题的时候我有说过，单次曝光获取照片的信噪比是存在上限的，这个上限由光的量子特性所决定，不是人类传感器技术的改进能控制。
但是！！
我们有一种后期提高信噪比而且不受任何*的方式——均值法叠加。
每平均值叠加N张图，信噪比可以提升log2N倍。比如我拍摄64张图做平均值叠加，就可以获得6倍于单张照片的信噪比。
可能对于需要高速快门的应用来说并没有意义（因为为了保证均值叠加的曝光量，总曝光时间太短就意味着要提升ISO），但是对于慢门风光摄影这类应用来说，简直是爆炸性的提升。
而且，不再需要ND滤镜也一样可以拉慢门。比如我需要拍摄30秒的长曝，不插ND时快门速度为1/30秒。传统的方法是插一张ND1000一次曝光，此时得到的信噪比为38.7dB（以A7R为例）。
而如果未来的传感器能达到30fps全采样RAW序列的速度，可以让机器每秒连拍30张，输出一个RAW序列，然后后期处理或者干脆机内实时叠加（不知道索尼会不会提供这个功能，实际上实现起来非常简单）这900张照片，获得一个原始文件，此时可以获得的信噪比达到了48.6dB！而且还完美避免了ND偏色、档位不合适、镜头上滤镜架难等等一系列问题！
对于动态范围来说也是一样。均值叠加可以有效的压制剩余暗部噪声，从而提升动态范围表现。
内置ADC的高动态范围传感器已经差不多革了GND的命，如果未来的高速传感器铺开到专业级机身上使用，那么ND镜进入历史的垃圾堆，也只是时间问题而已。
（而且如果真正到了那个时代，索尼的有损格式RAW反而会成为一个优势——文件体积小，不管是读取储存还是后期叠加以及对卡速的要求都会放低很多）
唯一的遗憾是或许这真的是只有风光摄影用户才能享受的福利了。
热心网友
时间：2023-10-16 14:03
要说功能亮点，DSC-RX100M4能够以最高960fps的帧速拍摄超级慢动作视频，让拍摄者不遗漏每一个细节瞬间。同时，相机还内置了Wi-Fi及NFC模块，方便与智能手机等设备进行连接。
