什么是星光级 Sensor ？

1、问题背景：

上周老大打电话 call 我，问我们平台上是否有调过星光级的 sensor （估计是在外面出差被客户问到了，所以找我确认一下）。我回复说 sensor 没有星光级的概念，关于星光级，它是从产品来定义的。因为影响低照度下性能的因素有几个方面，包括 Sensor 的感光度、光圈的大小以及 ISP 中降噪算法的性能。所以即使你 Sensor 低照度下的性能很好，但用的光圈比较小，ISP中降噪算法的性能差，最后成像出来也不会有好的效果。

" sensor 没有星光级的概念 "，后面感觉这话说的太绝对了，所以有和公司大佬讨论了一下，自己也查了下网上的相关资料。发现自己错了，还是有星光级 sensor 这个说法的，所以本文主要总结一下什么是星光级 sensor，怎么衡量 sensor 是否是星光级的。

2、问题分析：

a、星光级 sensor 的产品

有查了下几家 sensor 厂的官网，像索尼、思特微的官网上是有关于自家星光级 sensor 型号说明的，如下所示，思特威有SL系列|超星光级产品：SC850SL、SC880SL；

关于索尼的星光级 sensor 就比较多了，只要是搭载了他们 STARVIS/STARVIS2 技术的 sensor 都可以称是星光级 sensor，如下所示：

b、什么是星光级 sensor 呢？

在安防产品里，星光级摄像机的概念一直都有，但是比较专业系统的命名应该是源于索尼。索尼给自家的某些低照性能优秀的背照式 CMOS sensor 命名为 starvis 系列，这应该是星光全彩摄像机命名的源头。

对于starvis，索尼官方解释是 visibility under the starlight，意思就是星光下可见。starvis 这个标志索尼是有注册认证的，没有经过授权一般不允许自由使用。所以很多厂家另外命名，比如海康的 colorVU，大华的 Full-color，宇视的 LightHunter ，安讯士的 Lightfinder 。

所以索尼对于星光级sensor的定义是，1μ㎡具有2000ｍV以上（彩色规格产品、706cd/㎡ 光源成像时、F5.6、按曝光时间1s换算）的感光度。

c、如何去衡量星光级 sensor 的性能呢？

每1μ㎡ 面积 sensor 上的感光度能达到 2000mV 及以上的都被称为 starvis sensor。那如何衡量不同 starvis sensor 的性能差异呢？索尼接着又提出了 SNR1s 的概念。

作为用于安防相机领域的CMOS图像传感器，低照度时的画质一直是其最被重视的性能。为此，索尼独树一帜地提倡并导入SNR1s的概念用于定量地评价低照度下的画质，使其作为仅针对安防相机领域应用的重要指标。

SNR1s 的单位为[lx]，该数值越小，则说明图像传感器在低照度下的画质表现越出色。

SNR1s 中的 SNR 为“信噪比(Signal to Noise Ratio)”之意，1表示“信号与噪声的比例在该亮度下为1：1”，s则意为“安防用途专用(for Security)”。

SNR1s 的测量方法概要如下图所示。

先从2个方向用3200[K]的光源照射18%灰阶图并调光至其照度为100[lx]，再将摄像机放置于图像传感器成像表面距灰阶图1m远的位置，并测量此时图像传感器的感光度[e-]与暗光噪点[e-]，最后通过关系式（1）计算出SNR1s [lx]。当方程式（1）的数值为1时，对应的照度就是SNR1s [lx］。

关于面向安防用途的CMOS图像传感器的SNR1s值（SNR1s [lx]），该数值越小，表明在低照度下的画质越好。各种机型的SNS1s值，请参阅产品阵。

*) SNR1s是索尼半导体解决方案公司独创的低照度画质评估的新指标，仅限于安防用途的图像传感器。

如下是索尼部分 statvis sensor 的信息，我们可以通过SNR1s 的值来判断其低照度下的性能，另外我上面提到的思特威的 SC880SL SNR1s 的值是0.18lux，对比下表来看，效果也是相当好的。

d、红外夜视相机上的近红外光 ( NIR: Near-Infrared ) 技术

搭载在智能手机摄像头或单反相机中的图像传感器，通常情况下按照再现我们所看到的光线（可见光）来设计，但安装在安防相机中的图像传感器，有时还需要能够再现人眼看不见的近红外光。比如在夜晚的住宅街区或高速公路等光线可能会妨碍生活或者可能会引发危险的情况下，就会用到近红外光照明。

索尼的 STARVIS 技术即使在近红外光的照明条件下也能够清晰成像。如果图像传感器在近红外光领域的感光度足够高，就可以抑制近红外光的照明，从而削减照明的发热和耗电量。

它是如何实现的呢？

近红外光的波长，要比可见光更长一些。当光电二极管的材质为硅（Si）时，蓝色等波长较短的光线将在光电二极管的表面附近被吸收，而绿色、红色等波长较长的光线，则在光电二极管的深处被吸收。通过加深光电二极管的深度，提高了对近红外光的吸收率。

e、sensor 具体做了哪些工作才能达到星光下可见呢？以索尼的 starvis sensor 为例，如下是示意图总结。

3、问题小结：

星光级 sensor 是有的，也是各家 sensor 的一个卖点，它最主要的优势就是低照度场景下性能好，即星光下可见。要做到星光下可见，就必须提高 sensor 低照度场景下的感光度、放大电信号，降低噪声强度。

另外大靶面，大 pixel size 的 sensor 对低照度下的感光性能也是影响很大的，对比两颗 sensor 时也要考虑到。