最强视频CMOS背后, 是OPPO四年以上的技术长征

2020年12月24日，一如此前预告的那样，大家熟悉的科技品牌OPPO在这一天正式推出了Reno5系列的“超大杯”机型——Reno 5 Pro+。而它，自亮相以来就吸引了来自各方的关注。

追求性能的玩家有理由对Reno5 Pro+感到兴奋，因为这是OPPO首次在Reno数字系列上搭载顶级旗舰水准硬件方案。骁龙865，再加上12GB LPDDR5+256GB UFS3.1的存储组合，也意味着Reno5 Pro+足以承担起当前最复杂的顶级手游体验。

关心颜值的用户，则会被Reno5 Pro+的外观设计所征服。因为它不仅做到了旗舰机型中极为少见的7.9mm超薄与184g超轻身形，还全球首发量产了电致变色技术后壳，从此一台手机就可以拥有多种“配色方案”，沉稳还是鲜活全看用户当天的心情。

不过最重要的是， Reno5
Pro+这次还在当今消费者普遍都很关注的影像能力上，进行了脱胎换骨式的增强。众所周知，自2018年年底之后，智能手机的影像硬件就迎来了一轮“大底高像素”的风潮。以往“称王称霸”的1/2.6英寸、1/2.3英寸CMOS被迅速淘汰，以1/2英寸、4800万像素规格起步的一批全新方案，让整个行业都迎来了普遍的影像能力进步。甚至也使得很多在这段时间推出中端机型，在影像能力上都能够胜过以前的旗舰拍照机型。

如此一来，一个新的问题自然就出现了，在整个行业的影像水准都大幅迈进的当下，要如何才能有着更加领先于趋势，在影像体验上做到脱颖而出呢？

很显然，唯一的办法只能是独家定制更强、更新、更极致的影像硬件。而当我们审视Reno5 Pro+这次的相机设计时，很快就意识到，在它的背后其实正隐藏着OPPO长达四年以上关于定制CMOS，关于独创手机影像设计的“技术长征”史。

2016年，IMX398开启了国产手机定制CMOS风潮

让我们将时间倒回2016年，在那个时候，整个手机行业在影像设计上都呈现出一种极不对称的局面。一边是索尼、三星等海外品牌已经用上了积层式高速传感器，以及全像素双核对焦等直到目前仍不落伍的先进技术；而另一方面，许多国内品牌还在争抢技术老旧的1300万像素背照式CMOS“首发”，甚至连如今早已烂大街的相位对焦技术，在那个时候都值得在发布会上大书特书。

在这样的情况下，率先与索尼联合研发全新CMOS方案的OPPO，如今看来其实是扮演了国内品牌影像硬件设计“破冰”的重要角色。而他们与索尼合作推出的第一款定制CMOS IMX398，本身在技术上也的确远远超出了当时国内高端机型的平均水准。

为什么我们敢这么说？首先，IMX398从结构上来说，属于索尼当时最新的Exmor RS积层式传感器。这意味着在它的整个模组中用于感光部分所占的面积比例，比同期主流的背照式方案大了许多。这在今天看来，其实就涉及到了如何在有限的5G手机内部空间里，塞进更大的CMOS感光面积和更大镜头的方向。没有想到，OPPO其实早在四年前就已经埋下了伏笔。

其次，IMX398的对焦设计更是一绝。当时一些海外品牌已经用上“全像素双核对焦”传感器，这种方案抛弃了传统CMOS上只有中心部位零星几个对焦点的特性，将整个CMOS都变成了可对焦区域，因此也使得CMOS具备了很强的对焦和追焦能力。但是在当时的技术条件下，全像素双核对焦其实也有一定的弊病，那就是它将每一个像素点一分为二，导致单个感光元件的面积太小，实际上对画质造成了不良的影响。

针对这一点，OPPO开创性地在IMX398上采用了八区域双核对焦设计。在相关技术文档中我们可以看到，IMX398在CMOS中心与四角分别设置了八个32*32像素的双核对焦区域，而在其他位置则使用了标准大小的感光组件。这样一来，IMX398既能兼顾双核对焦机构所带来的高速对焦能力，同时又避免了单像素过小而导致的感光能力下降问题，最终也让这款CMOS的首发机型OPPO
R9s，在白天与夜晚都实现了迅捷的对焦体验和优秀的低噪点成像能力。

2018年，IMX519奠定了OPPO视频技术的基础

众所周知，智能手机的拍照方式和传统单反相机有两处极大的不同。一是智能手机没有机械快门帘，不按快门键的时候CMOS其实也是持续感光和输出图像信号的；二是智能手机在拍照时，往往其实并不是只拍摄了一帧画面，而是在短时间里连拍多帧，并最终将它们合成以起到降噪与增强感光效果的作用。

话虽如此，但有些朋友可能不知道的是，时至今日，主流智能手机所使用的CMOS在像素全开和持续连拍的情况下，大多数其实都只能达到30fps的采样帧率。这是什么概念呢？体现在实际拍摄中，最明显的体验就是当你点开相机APP就会觉得屏幕突然一下变得不那么流畅了，这是因为画面的帧率从系统默认的60fps降低了一半。除此之外，低采样帧率对于抓拍和多帧合成也会带来一定的负面效果，比如说它会让夜景模式拍摄时的曝光时间更长，画面更容易因为抖动而引发多帧合成出错，出现鬼影以及解析力下降等问题。

正因如此，当时间来到2018年时，OPPO再次出手了。这一次，他们与索尼合作定制了全新的IMX519高速CMOS方案。

何谓“高速”？简单来说，就是IMX519的全像素采样帧率比当时的其他CMOS足足快了一倍，达到了60FPS。如此一来，首先是在拍照的过程中用户不再会有“相机变卡”的感觉，取景画面更加自然流畅。其次更快的采样帧率，也使得IMX519更适合于主流计算摄影的多帧合成成像方式。通过在更短的时间里采集更多图像数据，IMX519也帮助当时的OPPO
R15实现了更清晰的夜拍、更具立体感的人像虚化，以及更少的噪点和更精确的细节表现力。

有意思的是，如果我们更进一步思考高速CMOS的意义就会意识到，它其实在视频拍摄场景下的作用会更大。要知道，IMX519的总像素为1600万，这已经超过了4K视频所需的800万（3840*2160）像素规模。换句话说，早在2018年，OPPO其实就已经具备了能够拍摄4K
60fps超清视频的定制CMOS方案。而这一点，似乎也确实解释了之后OPPO在5G时代总能率先推出更新视频拍摄技术的部分原因。

2020年初，OPPO定制CMOS摄影摄像两开花

OPPO迄今为止最全面的旗舰机型是一款？相信许多朋友都知道，是其在2020年初推出的Find X2系列。作为OPPO截至目前为止的“机皇”级产品，Find X2系列同时配备了120Hz 3K超高清屏幕，独立画质优化芯片，骁龙865旗舰性能，65W SuperVOOC闪充，以及首发的两套定制影像方案，堪称2020年整个上半年的国内品牌手机之巅。

是的，你没有看错，OPPO在2020年上半年一口气端出了两款定制的CMOS方案。首先是FindX2 Pro所使用，具备1/1.43英寸超大底的IMX689，其最大的特点就是首发了索尼最新的“全像素全向对焦”结构。相比以往全像素双核对焦只能两个像素点为一组进行追焦，IMX689支持每四个像素一组参与对焦计算，因此其可以在上下、左右，以及对角线的两个方向上都做到高速追焦。

大家还记得前文中所提到，OPPO在IMX398上为了感光能力而放弃全像素对焦的做法吗？没错，这一点在IMX689上终于被解决。通过采用远超同世代0.8μm方案的1.12μm大像素设计，IMX689实现了全像素对焦和大像素感光的兼顾，再加上双原生ISO等设计，最终使得它成为了今年上半年对焦性能最强、最适合拍摄高速移动物体，和追焦影片的旗舰级CMOS之一。

与此同时，在Find X2上OPPO也没有厚此薄彼。这款机型后摄超广角端所使用的，同样是一款定制首发CMOS，也就是专为超广角、微距，以及专业视频拍摄准备的IMX708。

与当前的主流CMOS相比，IMX708拥有尺寸大得多（1.4μm）的像素规模，这意味着它在暗光环境下无需“四合一”就能具备更强大的感光能力，可以更好地承担暗光下的高分辨率（比如4K）视频拍摄所需。除此之外，IMX708的另一大特点则在于，OPPO为其定制了原生16:9画幅，也就是说在拍摄视频时，它可以完整地用上全部的1200万像素，以实现更好的裁切防抖算法。同时高像素（相对于主流微距CMOS的200-500万像素来说）、大像素，加上原生广角结构的设计，也使得IMX708成为了当前最好的微距拍摄用CMOS，甚至没有之一。

如今，集大成的IMX766将定义新的标杆

从2016年的结构创新，以独家方案改善手机对焦，到2018年的帧率突破，提前两年为5G视频拍摄时代未雨绸缪，再到2020年上半年的追焦技术，与高感光视频两条路线齐发力。不难看出，OPPO整个定制CMOS的发展路线其实完全一脉相承，在技术与使用场景上都体现出了“积少成多、逐步突破”的特点。

而所有的这些技术突破和积累，在Reno5 Pro+首发的全新定制CMOS——IMX766上，都可谓迎来了一个阶段性的集大成。

IMX766哪些特点？简单来说，它的技术特性可以概括为三个方面，即超强感光、超快对焦、超高效HDR。

所谓超强感光，指的是此次OPPO定制IMX766时选用的“大底大像素”设计，即高达1/1.56英寸的超大传感器尺寸，比同期主流方案（0.7-0.8μm）更大的1μm单像素规格，以及“四像素合一”之后高达2μm的超大感光面积。要知道，5000万的高像素设计，就意味着IMX766哪怕处于“四合一”模式下依然有着1250万的等效像素。而1250万等效像素，拍摄带有防抖效果的4K（800万像素）视频都已经绰绰有余——更何况此时还是等效2μm的大像素，因此IMX766的夜景视频效果之好，由此也可见一斑。

而超快对焦自不必说，这是因为IMX766直接集成了此前IMX689上的“全像素全向对焦”结构。通过让四个像素共用一片微透镜的设计，IMX766相当于拥有了1250万个能实现上下左右斜向八方向追焦的对焦点。这不仅意味着它能够在拍摄视频的过程中更快合焦，减少“拉风箱”的尴尬，更使得它非常适合拍摄高速移动的物体，以及应对视频拍摄过程中焦点短暂丢失的情况。

设想一下，你正在用手机拍着为女友拍摄美美的Vlog，突然镜头前走过了一位路人，此时如果换了别的CMOS，焦点丢失之后，漫长的重新对焦过程便不可避免。但是IMX766却能做到在被摄物重新出现在画面中的一刹那就迅速重新聚焦，并继续完成拍摄工作。

最后许多朋友应该都还记得，OPPO其实很早就在“逆光拍摄”这一课题上进行了大量的研究，也推出过不少拥有强悍逆光人像拍摄能力的机型。但是，如果逆光场景出现在视频中呢？

事实上，以往的CMOS并不是不能拍摄HDR视频，但由于HDR视频需要交替拍摄高低两种曝光值的画面，然后再将每一对高低曝光画面合成一帧，这就意味着，理论上HDR功能开启之后，视频的帧率会只有非HDR模式的一半。而且由于高低曝光画面是交替拍摄，这就意味着当它们合成的时候，必然就会出现轻微的对焦不准，从而造成物体边缘模糊的现象，也就是所谓的“鬼影”。

那么OPPO是如何解决这个问题的呢，大家还记得IMX519上实践的“高帧率”技术吗？没错，它如今以另外一种形式融入到了IMX766当中，这就是IMX766首发的DOL-HDR拍摄模式。相比于传统HDR，DOL-HDR的原理是在一次拍摄过程中，逐行读取CMOS数据，从而实现了欠曝画面与过曝画面之间的低延迟。

比如说，假设拍摄一张照片的曝光时间是1秒，那么传统HDR就是先拍1秒全CMOS的欠曝照片，再拍1秒全CMOS的过曝照片，最后进行合成。而DOL-HDR则是先读取CMOS上第一行感光元件的欠曝数据，然后紧接着在很短的时延之后，开始读取CMOS上第二行的欠曝数据，然后是第三行、第四行……当读取到第N行的欠曝数据时，此时CMOS的第一行已经完成了过曝图像的感光，于是CMOS在读取第N+1行的欠曝数据时，同时开始读取第1行的过曝数据……

如此一来，支持DOL-HDR的CMOS就可以实现欠曝数据与过曝数据在拍摄时间上的重叠，相当于消除了传统CMOS在拍摄HDR图像时，两帧画面之间的延迟，从而大大减小了被摄对象移动对于最终成像的影响。而且，由于这种时间重叠的存在，DOL-HDR只需要不到一帧多一点的时间就能完成传统HDR需要整两帧才能完成的曝光过程。换句话说，使用传统CMOS拍摄HDR视频，原本60帧的视频将会被削减到只有30帧；而使用DOL-HDR
CMOS拍摄视频，60帧的视频还是60帧，只不过最后会略微多出不到一帧时间的曝光延迟罢了。如此一来，HDR视频与高帧率不能共存的问题，也就迎刃而解了。

总结：四年技术长征之后，Reno5 Pro+注定不凡

不难看出，作为国内最早进行高度CMOS定制研发的品牌，OPPO很早就非常清楚地看到了未来消费者的需求，也很早就耐心地、一步步进行着技术攻关和CMOS定制工作。正是因为有了此前四年逐步的积累，才会诞生如今兼具高画质、快对焦、强感光和高帧率HDR特性的全新旗舰CMOS IMX766。而靠着它与OPPO FDF全维人像视频技术的有机结合，如今登场的Reno5
Pro+，无论是在硬件还是在软件层面上，也都堪称达到了当今智能手机静态拍照能力的第一梯队，以及更为重要的，5G视频拍摄能力的巅峰水准。

当然这绝不是一件容易的事情，特别是对于许多消费者而言，他们甚至可能都不知道OPPO其实在定制CMOS上起步得如此之早，在影像技术研发上坚持的时间如此之长。但这又有什么关系呢？至少当你拿起OPPO Reno5 Pro+，打开它的相机时，就会被其所具备的强悍影像能力所折服，并自然而然地感受到OPPO如今在手机影像方面的用心，这就足够了。

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