下一代徕卡相机CMOS感测器来了？

在2015年Leica M感测器供应商CMOSIS被收购，以致不少人对徕卡相机未来感到担忧。不过在刚刚结束的慕尼黑上海电子展上，AMS（奥地利微电子公司）带来了全画幅CMOS感测器CMV50000，它很可能成为下一代徕卡相机感测器。

AMS CMV50000感测器

也许有人奇怪，徕卡与AMS有什么关系呢？在2012年，徕卡发布了后来被称为大M的Leica M (Typ 240)相机，Leica M采用了一块CMOSIS设计、STM的代工的24MP CMOS感测器。到了2015年AMS以2.2亿欧元收购CMOSIS公司，间接来说徕卡是AMS老客户了。

大M用的CMOS感测器

相比索尼、三星等厂商，AMS在消费领域名不见经传，但大家一定知道苹果iPhone X上的Face ID技术，Face ID所用的结构光感测器正是来自AMS。AMS CMV50000名为全画幅感测器，但成像面积要比全副要大，达到了36.4mm×27.6mm、有效像素7920×6004（47.5MP），总像素更是高达8160×6048。CMV50000若以窗口模式运行全副画面（36 mm×24mm），那分辨率依然有7826×5217（40.8MP），仅仅逊色于索尼A7RII/III、尼康D850，但它读取速度远远超出前面三款相机。

CMV50000拥有22条12bit sub-LVDS数据通道，每条通道带宽达到了830Mps@12bit，能以30FPS全像素（47.5MP）输出,若使用分段抽样模式（Subsampling）输出3960×3002分辨率（11.9MP）可到60FPS，也就说它可以拍摄8K@30P或是4K60P视频，读取速度吊打D850、A7RIII所用的感测器。

CMV50000不同模式、不同分辨率下的读取速度

更为先进的是CMV50000采用了全局快门设计，每一个像素拥有8个晶体管构成电容器，可以存储光电效应产生的电荷，实现无果冻效果，还有更先进的像素合并（binning）与双重曝光HDR模式（dual exposure HDR）。

在今天不少相机都拥有像素合并模式，比如说有效像素为45.4MP的D850可以输出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储卡中保存更多照片，缓解存储压力，但不能提升画质。因为D850的像素合并是在数字处理器端完成的，图像信息已经过模拟放大、模数转换、数字放大多重处理了，没有挖掘潜力了。但CMV50000不同，它利用全局快门可用电容存储电荷的特性，在单行像素完成光电转换后不急于把电荷进行模拟放大、模数转换，而是等到像素阵列全部完整转换后，以4×4个像素为一组，把颜色相同、隔行/列相邻的四个像素产生电荷合并成一个大像素电荷后，再进行放大、模数转换。在像素合并模式下CMV50000有效像素降低至11.875MP，但能明显提高满井位能(Full well capacity)，单个像素的满井位从14000e提高到58000e，是原来的4.14倍，动态范围从64dB提高到68dB，信噪比从41.4dB提高到47.6dB。换句话说，CMV50000不仅连拍速度比A9快，而且拥有A7RIII的高像素与A7SII的高感光度，一块感测器通吃体育、风景、星野摄影以及视频拍摄。

CMV50000的像素合并模式，左为RGB彩色版本合并模式，右为黑白版本合并模式，黑白版本合并模式简单一些，只要把相邻4个像素合并即可

全局快门技术除了用于像素合并外，还用于双重曝光HDR。在双重曝光HDR中，CMV50000的像素阵列隔列或隔两列分成两组，拍摄时每组曝光时间不同，获得明暗不同的图像，然后再用处理器将两幅图像合成一张HDR照片。在双重曝光HDR下CMV50000下有效像素减半至23.75MP，但单次拍摄即可实现HDR，能大幅度扩展相机的动态范围、改善噪点表现，适用于运动、拍鸟、风景、街拍各种领域。

早在2016年，AMS发售了黑白版本的CMV50000，彩色版本同年流片并于2017年上市，是一块很年轻的CMOS感测器。CMV50000单片价格高达3450欧元，几乎与一台Leica Q等值。CMV50000高昂的售价恐怕是它成为徕卡下一代相机感测器最大阻碍，但即使不使用该感测器，它利用全局快门技术灵活实现了像素合并、双重曝光HDR模式值得所有相机制造商参考、学习，徕卡定（suo）制（shui）一块低速、低成本的CMV50000也未尝不可。

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