Re: [閒聊] 不可質疑你的___A7II評測(推文中有經驗分享)

[splendidpoem (天降六月雪)]

吉姆林轉述的說法沒錯；這同時也是A7RII採用高成本的背照式（BSI）感光元件的原因之一。為了讓更多板友一起參與，我們用比較簡化的方式來討論BSI在A7RII上的影響。


和DSLR有各部獨立元件分工合作不同；MILC在感光元件端的負荷很重。同一塊感光元件要實時測光、實時取景、持續擷取全畫面資料、持續成像至EVF或LCD、計算對比對焦的反差……同時，A7RII內嵌了399相位對焦點，這意味著約347萬像素還要被用來減光計算相位差。


片幅越大、像素越多，這些資料量會越多，因此不意外A7系列的對焦速度、連拍速度等表現不算頂尖；甚至在靜音模式、連拍模式等要求速度的情況下，相機還會自動從14bit降為12bit輸出。


因此MILC要追趕DSLR，提升資料傳輸能力是必須面對的課題。


這些和BSI有什麼關係？


首先我們看一下FSI和BSI兩者簡略的差異：


前照式：光子→微透鏡→CFA(色彩過濾陣列)→布線層→【像素層】(光電二極體)


背照式：光子→微透鏡→CFA→【像素層】→布線層


BSI之所以能提升高感能力，並非開源（加強感光元件本身的感光能力），而是節流：藉由將布線層和像素層倒置，減少光子被中間線路給遮蔽或干擾而浪費掉的數量。


這個優點在小片幅比較明顯；例如：Sony的RX100一代，QE（光子轉換成電子的效率）只有54%，但二代改採BSI後，QE立即躍升至72%，能有更多光子被感知。


而因為內連線的寬度是固定的、不隨片幅變大而增加，因此片幅越大、布線層佔比越小，BSI提升的效益就越小。


但同時，BSI的成本會隨著片幅增加而等比級數成長。之前曾看過一篇文：BSI從1吋導入APS-C時，將良率等一切因素列入考量後，製造成本增加約12倍；相信全幅的成本應更驚人。


是故，Sony在A7RII上採用高成本、「相對」低效益的全幅BSI，有兩個遠超乎高感能力的重要理由：


（一）增加像素：

同片幅下，通常像素越多、高感能力越差；但BSI的採用能在相同片幅維持一定高感水準的前提下增加像素。例如：Samsung的NX1，像素間距比Nikon的D7200小8%、像素密度高16%，但高ISO的訊噪比依然能達到D7200的水準。


而A7RII在開發之初即確認要以增加像素為重點，原本預設的是4.6千萬或5千萬；最後雖為了配合Super 35mm格式的超採樣比例而讓像素降為4.2千萬，但仍比A7R高了許多。在至少以維持A7R高感表現的前提下，BSI的導入勢在必行。


（二）提升傳輸速度：

要提升感光元件端的資料傳輸速度，就是增加管線；但在FSI中增加布線層，勢必會造成更多光子被浪費。導入BSI後，布線層轉移到像素層之下，不再阻礙光子進入光電二極體，因此可以一定程度增加管線。


同時，Sony還仿效Samsung在NX1的作法，捨棄鋁線，改採傳導效率快40%的銅線，大幅提升了資料傳輸能力，而且更低的電阻能減少雜訊產生。其效益體現在非常廣泛的層面，例如：低果凍效應的高速快門、對焦速度、可直接機身直出4K……等。


這也可以解答原PO「為何畫素變高反而可以用靜音快門」。對照以往A7家族只有低像素（資料量較少）的A7S具全電子快門，這次A7RII的像素大幅提升（資料量更多），仍能使用全電子快門，可見官方宣稱的增速40%確實有實效。不過A7RII是否像A7S在靜音模式時會降級12bit輸出，值得關注。


另外值得一提的是，更少的布線層訊號干擾、更大的感光元件開口率，可以減少RF廣角鏡大角度入射光所造成的紅閘問題。


因此，總結來說，A7RII採用BSI，高感能力應不會有傳言中驚人的表現；事實上Sony官方也在訪談中確認了這點，並表示A7RII的高感約和A7R相同或稍佳（但不要忽略A7RII的像素高於A7R）。BSI在全幅上真正的影響力，應為：（一）維持一定畫質的前提下增加像素；（二）提升資料傳輸能力，全面改善MILC迄今的許多限制。


當然，BSI並非毫無缺點。除了成本之外，Sony在2008年即表示：BSI會增加色彩混雜、像素死點的問題。Aptina的報告中也指出：BSI會導致更多的暗電流，以及藍光波長的光子轉換效益減弱。從Samsung NX1看來，這些問題在現今似乎已獲得解決，因此應不致太過擔心。





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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.32.71.150
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※ 編輯: splendidpoem (114.32.71.150), 07/15/2015 16:04:50
推 sorochis: 光的感應力還是取覺得像素井的體積，BSI就算把井從土裡
→ sorochis: 挖到地面上來，井的容量一樣的話就還是一樣
→ sorochis: 但是開口從地下跑到地上最大的受惠還是邊角的光能比較正
→ sorochis: 正確的被感知道
→ sorochis: 另外，相較於FSI，BSI的像素層理應有更多空間用來放置像
推 filiaslayers: 看到對高iso沒有太大幫助，就完全對a7r2滅火了
→ sorochis: 素井，但是SONY卻沒有這麼做，這樣的話雜訊干擾可能會更
→ filiaslayers: A7R再戰10年
→ sorochis: 進一步降低，再加上全銅佈線，以及佈線層空間變大，更會
→ sorochis: 進一步降低雜訊吧
推 NewTypeNeo: 全銅耐候能力會不會比全鋁差呀?
推 ryu057: 推
推 ienari: 銅製程的外面還會做隔離層以防氧化，銅製程在半導體用很多
→ ienari: 年了，可靠度是可以控制的
推 mofox: 外星科技
→ Photobiotic: 所以高感還是要等A7s II，希望可以增進AF速度
推 NewTypeNeo: 了解~感謝~
→ linpo1206: 神帖留名
推 loxjjgu: iso搭配縮圖視覺上應該也會有升級感吧
推 JinFa22: 我記得銅製程的導入應該速度不是主要,而是鋁的電阻較大
→ JinFa22: 所引發的熱度,才是麻煩所在
推 JinFa22: 三星為了解決Power跟熱的問題,直接從180nm跳過90nm
→ JinFa22: 直接導入65nm + 銅製程.所以NX1才會有如此驚人的表現
推 bennylie: 看PTT長知識了
推 aztec1234: Good. 有耐心寫這個的人不多了
推 wellkom: 朝聖
推 KRSmp: 專業好文 長知識了
推 ullaoda: 用心好文,朝聖
推 kblover: 讚  簡單明瞭
推 Juhnhood: 這種神帖才是我真正佩服的高手，實在是感謝您！
推 AKG5566: 可以順便解釋一下 Canon 的感光元件出了什麼問題嗎？
推 giannie: 推
推 luswtin: 長知識，後悔當初沒讀理工組
推 user1120: 推
推 user1120: DPreview 上的 FSI/BSI 對照圖: http://goo.gl/KoerLk
推 lantieheuser: 推，解釋得很清楚。
推 Oalnenya: 話說FSI比較像人的視網膜結構...
推 windblood: 專業給推!
推 BlGP: 原來如此！
推 lantieheuser: 前面推文提到的高感問題。基本上在 FF，甚至 APS-C
→ lantieheuser: 片幅，有效提升高感的方法都是降低畫素。固然高畫素
→ lantieheuser: 後再縮圖也可以在視覺上讓雜訊比例降低，但沒有元件
→ lantieheuser: 上直接減少畫素有效。更別提動態範圍上的損失
→ lantieheuser: 所以除非差了好幾代的製程，否則高畫素就等於低可用
→ lantieheuser: ISO。
→ lantieheuser: 原則上，片幅升一級(大一倍)或像素砍一半，都可以
→ lantieheuser: 讓可用 ISO 往上提升一級。
推 sorochis: 樓上說的有個盲點，不是減少畫素就能圖高感光度，而是要
→ sorochis: 加大像素井，畫素降低只是這個動作下的副作用而已
→ sorochis:                                   提高
推 k268185: 專業給推
→ sorochis: 至於為什麼我說BSI可以在不減少畫素的情況下提高感光度
→ sorochis: 是因為少了佈線層的遮蔽，像素井的可用空間就會變大了
→ sorochis: 但是空間變大不代表製作者就一定會把像素加大，就目前的
→ sorochis: SONY官方發表來推斷，很可能幾乎沒有變動
推 aquablue: 好文 感謝！
推 sim3000: https://flic.kr/p/v9er5y 原廠的BSI對照圖
推 lantieheuser: 我知道。只是對一般人來說，同一個世代的感光元件，
→ lantieheuser: 大致用這個準則去判斷就可以了。高畫素和高感是相互
→ lantieheuser: 牴觸的兩個元素，原則上不可兼得。
推 E6300: 鋁的電阻哪裡會大www 我實驗室都可以把鋁做的跟銅一樣低
→ aztec1234: 然後實驗室的成果有porting到產線上並被大量生產驗證過
→ aztec1234: 可靠度嗎?
→ tyf99: 銀: 我準備好了，什麼時候換我上場？
推 E6300: 其實有在產線TRY了啦
→ E6300: 銀完全不用考慮   銅+氮氣  還沒銀來的貴
推 filiaslayers: 那有人會告訴你他在實驗室可以把銅做到跟銀一樣低
推 E6300: 把銅做到跟銀一樣低  這會得諾貝爾獎耶
推 wtsph: 把銅作的跟鋁一樣低   XDrz
→ aztec1234: 那就等Qualified後吧...沒Qua過的製程風險都是未知數
推 kyo699: 專業推
推 DESTINY0105: S粉長知識推!
推 pussycat2009: 推！
推 Asucks: 銅製程在很多方面都比鋁製程優，所以半導體才會導入+轉換
推 arty: 淺顯易懂 推推
→ tyf99: 搞不好過幾年，電子產品裡裡外外都換成石墨烯了
推 zhe01: 推
→ DDR2: 我想看鋁的電阻和銅一樣低的文章在哪
推 JinFa22: IC製程中會用鋁的原因在於他的導電能力算不差,然後可以
推 IloveBlack2: 讓吳淑珍站起來
→ JinFa22: 被酸蝕刻掉.再進入奈米製程導線微縮後的電阻越來越高
→ JinFa22: 採用銅製程是一個基於現有生產技術上,最快最經濟的方案
→ JinFa22: 只是三星來勢真的非常兇,目前Sony主流的APSC都是180nm
→ JinFa22: 三星直接採用65nm進入,有點類似之前三星搞記憶卡的玩法
推 Yggspooky: 感謝，上了一課。
推 mark03004: 清晰易懂，優質好文，感謝您:)
推 canandmap: 推好文，也謝謝s大與l大的專業解說
推 fcshden: 專業文推
推 justherenjoy: 推專業
推 chinfu1222: 好文！！
推 kiffy: 專業好文！
推 gwofeng: 你不要這麼專業好不好
推 bryan107: 專業好文
推 attdave: 雖然完全看不懂但還是感謝專業文
推 huangin: 看完後覺得A7Rii更神啦
推 ferrinatice: 好文推
噓 enso: MILC與DSLR唯一的差異是鏡頭後焦，剩下就是產品定位與賣價。
→ enso: BSI與FSI跟readout速度無關。Canon也有FSI, 120M @9.5fps
→ enso: Sony砸大錢買下瑞薩300mmFab 生產水果用的BSI sensor, 當然
→ enso: 要leverage工廠產能