“1英寸”不等于1英寸，关于CMOS尺寸的那点事

最近这段时间整个手机行业中的热门话题，毫无疑问就是小米 12S Ultra（下文简称为米 12SU）了。作为小米与徕卡达成战略合作后推出的首款顶级旗舰影像机型，这款机型身上可以说是围绕了太多的光环。

无论是行业首发的 1 英寸索尼 IMX989 主摄 CMOS，还是两枚主摄级的 IMX586 超广角和潜望式长焦副摄，又或者是小米手机史上首次全镀膜、通过徕卡认证的镜头用料，这些在当下都无疑是顶级的影像配置。

从米 12SU 发布后，大量媒体、摄影达人、评测机构的反馈来看，小米这次在手机影像方面明显是 " 找对了方向 "。在徕卡的联合调校下，米 12SU 无论是拍照模式、还是成像风格，相比以往都有了极大的改变，不再单纯强调参数上的领先，而是明显更照顾用户的 " 观感 "。

当然，被米 12SU 热度所吸引而来的，不只有手机和摄影的爱好者，也会有更加较真的硬核玩家。几天前，就有网友通过拆机发现，米 12SU 的主板上还有一颗标注着 "C2" 的芯片，疑似是目前还未启用的 " 澎湃 C2" 独立 ISP。

又比如说，最近还有用户通过拆机、测量发现，米 12SU 配备的这颗 IMX989 主摄 CMOS，其对角线长度似乎并没有达到我们通常所认知的 "1 英寸 "。

很显然，这一发现很快就引发了网络中的讨论。甚至就连 GSMARENA 这样的媒体都亲自下场，称 " 在相机领域，1 英寸有时可以指代一种尺寸范围，而不是一个精确的测量结果 "，并表示 " 这样的情况在每个相机和手机制造商那都是一样的。"

那么，GSMARENA 的这番说法对吗？

相机行业有自己的 " 英寸 "，但这并不是一个 " 范围 "

在进行技术解析前，我们首先要解释一下什么是 " 英寸 "。

简单来说，英寸（inch）是英制长度单位的一种。而在公开资料当中可以很轻松地查到两条关键信息，其一，是 "1 英寸 " 等同于公制单位的 2.54cm；其二则是在英制长度度量方式中，1 英寸以下的长度用分数而非小数表示。

例如，1.27cm 转换成英寸就只能写成 1/2 英寸，而不能写成 0.5 英寸。要问为什么，那就是 " 历史沿袭 "、是 " 约定俗成 "。

明白了这些，我们再回过头来看米 12SU 后摄模组中那颗 IMX989 主摄 CMOS 的对角线尺寸，究竟是多长呢？答案是约 1.6cm。

看到这，可能有的朋友会说，差这么多不算虚标吗？

别急，这其实同样是个 " 约定俗成 " 的问题，甚至可以追溯到上世纪 30 年代。当时，第一代 " 电子摄像机 " 被发明出来，而其核心部件是一种被称为 " 摄像管（Camera Tube）" 的、最初的光电信号转换装置。

这就是摄像管

从原理上来说，" 摄像管 " 其实与后来的 CCD、CMOS 其实大同小异。这也就意味着，它当然也有着各种不同尺寸、不同感光面积的规格之分。

然而正如大家所见，" 摄像管 " 是一个长长的、由厚玻璃包裹的管状物体，其 " 感光面积 " 只有顶部中心的一小块区域。那么问题就来了，在当时标定 " 摄像管 " 的尺寸规格时，所指的是哪一种尺寸呢？

A. 包括玻璃外壳在内，整个摄像管的整体直径；

B. 中心感光区域的直径。

答案是 A。没错，这其实就是整个影像行业 " 传感器尺寸 " 衡量方式的源头。并且 "1 英寸 CMOS" 从来都不是指 CMOS 感光区域的对角线长度为 1 英寸，而是指 " 等同于 1 英寸直径摄像管所具备的感光区域尺寸 "。

请注意，这个规格并不是仅限于手机上，而是适用于所有的数码成像设备。也就是说，只要我们以 " 英寸（或者说吋）" 这个单位去形容影像传感器的尺寸，指的都是 " 等效于多少英寸的摄像管 "，从来都不是指 CMOS 本身的对角线长度。

也就是说，判断米 12SU 的主摄 CMOS" 是不是真的 1 英寸 "，不应去测量其 CMOS 对角线长度是不是 2.54cm，而应该去测量它的 CMOS 是不是与其他的 "1 英寸相机 "CMOS 一样大，这样才更严谨。

CMOS 尺寸其实还有两套不同的标准

现在大家已经知道，"1 英寸 CMOS" 的对角线尺寸不可能是 2.54cm（1 英寸），那么 " 真正的 " 尺寸应该是多大呢？

答案是 1.6cm，确实也就是米 12SU 此次采用的 IMX989 对角线长度。那么以此类推，1/2 英寸的 IMX598，" 真正的 "CMOS 对角线尺寸就应该是 0.8cm 了吗？

是的，但这里其实就会引出第二个问题，如果一款 CMOS 的 " 尺寸 " 大于等于 1/2 英寸，那么实际尺寸基本上可以视为 1 英寸 =1.6cm 对角线长度；但如果一款 CMOS 的尺寸小于 1/2 英寸，则计算方式就需要再进行一次改动，换为 1 英寸 =1.8cm 对角线长度。

为什么会这样？其实问题还是出在前文中所提及的 " 摄像管 " 上。道理也很简单，当摄像管越做越小后，并不是所有元器件都会 " 等比缩小 "。或许是因为技术的进步，总之小于 1/2 英寸半径的摄像管中心部分的实际感光区域占比，反而会比大尺寸半径的型号更高一些。

于是乎，同样是因为长年累月下来的 " 预定俗成 "，CMOS 尺寸的真正计算方式，就这么被硬生生地 " 切 " 为了以下两个公式。

大于等于 1/2 英寸的 CMOS，按照 "1 英寸等于 1.6cm" 来换算对角线长度。

小于 1/2 英寸的 CMOS，按照 "1 英寸等于 1.8cm" 来换算对角线长度。

接下来，让我们做一个简单的数学题。四颗 CMOS 的尺寸，分别为 1/1.7 英寸、1/2 英寸、1/2.3 英寸和 1/2.55 英寸，请问它们的实际传感器对角线长度分别是多少？

答案很简单，分别为 1.6/1.7=0.94cm，1.6/2=0.8cm，1.8/2.3=0.78cm，以及 1.8/2.55=0.7cm。

发现问题所在了吗？没错，正因传感器尺寸实际上有着两套换算公式，所以这就导致 1/2 英寸的 " 大底 " 传感器，本质上与 1/2.3 英寸的 " 小底 " 其实是几乎一样大的。

虽然手机 CMOS 在进步，但速度或许没那么快

此前我们三易生活在测试米 12SU 变焦能力时曾提及，在使用 10 倍焦段成像时，2022 年的米 12SU 使用 1/2 英寸（IMX586）传感器 +5 倍光学镜头 +2 倍放大算法得到的画面清晰度，与 2014 年老机型用 1/2.3 英寸传感器 +10 倍光学变焦镜头拍出的画面，几乎在一个水平。

2014 年老机型配备的 1/2.3 英寸 CMOS，其实与如今 1/2 英寸是几无差别的 " 大底 "

现在看来，这不仅仅是因为 " 原生 10 倍光学变焦镜头 " 的解析力，足以抵消 8 年间数码放大算法进步的问题。同时还因为 1/2 英寸的 CMOS，实际上与 1/2.3 英寸 CMOS 本质上几乎就是一样大，只不过因为两者的计算方式不同，才让我们产生了两者尺寸好像有较大区别的错觉。

同时，这也解释了另外一个问题，为什么手机行业在 2018 年还是以 1/2.55 英寸作为旗舰主摄的主流标准，到了 2019 年就 " 突飞猛进 " 到 1/2 英寸？因为实际上，新老两代 CMOS 的对角线长度就仅仅只增加了 1mm 而已，与大家所想象的突如其来的巨大技术进步，其实压根就没有发生过。

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