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实现一个蔡司成像的效果有多难?看一下vivo X60就知道了

所属频道:图解数码 发布时间:2021-01-27 16:55 点击:7

携手蔡司,vivo致力于镜组小型化和色彩精准化的新影像之路

有个当前现实大家一定要清楚:“我们无法在同时追求顶尖影像性能和整机性能的前提下控制手机的尺寸和美感”。

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计算摄影是这个时代的伟大发明,但计算摄影也从一定程度上改变了我们对光影的认知。我不否认,在ISP和NPU越来越强的今天,通过算法可以在相对全画幅相机小到可怜的CMOS上实现过往大尺寸感光器才能实现的效果。但令人遗憾的是,计算摄影并不能如实或者自然的反馈光影的关系,特别是影像情绪的表达。如果换用写作领域的比喻,有一种偏负面的评价叫做:“玩弄文字的技法”。玩弄文字的作家们,常年出产畅销书和热榜作品,但能否留存于历史的长河,令人十分怀疑。

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毫无疑问,计算摄影对手机和Vlog设备是一份弥足珍贵的时代馈赠,它给了树脂镜片、一般性镀膜和小感光器设备无限的想象空间。但这并不能说明计算摄影是这个时代影像创作的唯一答案,毕竟光影效果、透视关系、色彩表现上,计算摄影和自然成像的差距还是显而易见。

这种差距到底有多大呢?我举个例子吧:

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这是午夜11点左右我在南京一家酒吧里拍的驻唱歌手。用的是索尼A7R3全画幅微单和一枚上世纪80年代的联邦德国产蔡司85mm F1.4 MF镜头。蔡司进入新世纪后,和索尼先是在T*镀膜上进行了深度合作,推出了F828 T*数码相机,后来又帮索尼生产了索蔡系列镜头。我使用的这枚85mm F1.4能代表蔡司最原始的特征:体积只有尼康85mm F1.4镜头一半大小、毫发毕现的极端解析力、天然的圆形光晕以及深邃的透视关系。而同期旗舰手机的计算摄影拍成啥样呢?是这样的:

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这种对比的结果相对尴尬且残酷,相对相机,手机的出片曝光不合理、透视关系几乎没有、焦外成像水准完全靠算法,干涩且不自然。我们基本认知是,如果手机和便携设备上的模组(传感器+镜组+镀膜)不面对现实进一步提高物理素质属性,那么计算摄影的最终边界也是有限的。算法不能帮一个号称底大一级压死人但实际还是小的可怜的模组提升画质效果到和相机PK的程度。

而2020年底,我们发现了一些新的动向。除了vivo宣布与蔡司的合作之外,在计算摄影技术辅助下,控制大小和成本的前提下,继续提高当前模组的物理素质,是多家厂商的共识。比如最近OPPO和索尼联合推出的2X2 OCL第二枚传感器,大小为1/1.56英寸,但成像素质和比它大一些的那些几乎没有区别,而好处显而易见,能把模组做的比以前小得多,是这次整机轻薄化的关键因素。

回到今天的主角,vivo X60系列上搭载的蔡司光学影像系统应该可以称之为手机影响发展史上的一座里程碑。过去诺基亚在手机端与蔡司有过合作,主要是镀膜和光学性能方向,成效显著。

到了2020年,在SoC的ISP、NPU水准、计算摄影基本算法相对较高的今天,蔡司再和手机厂商进行合作,技术基础要比十几年前稳固不少。当前手机影像的几大硬伤:底大一级压死人带来的模组大型化、手机砖头化、镜组素质造成的成像质量崩溃、像差离谱、颜色失真、计算摄影带来的焦外成像有虚无感情、透视关系错乱化、P图翻车。这些问题,有些是可以通过算法改善,而有些问题,则只能通过CMOS+镜组的整体打磨来改善。

而蔡司光学系统的核心竞争力:镜头总成小型化、色彩精准化、T*镀膜,都和手机影像系统的刚需不谋而合。

蔡司镜头小型化的经典之作:“Vario-Tessar”,最早被索尼引入消费类数码相机T1,然后在黑卡RX100上沿用至今。

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其中黑卡RX100系列同时具备小型化的蔡司镜头和T*低眩光镀膜,被誉为卡片机里的核弹头。简单点说,Tessar镜组最大的作用,就是镜头小型化,这对手机影像系统来说无疑是巨大的诱惑。

作为蔡司蓝标手机,vivo X60/Pro主摄采用了蔡司光学镜组。这也使得这枚魔鬼级打磨的IMX598成为可能史上超强劲的1/2英寸中尺寸底主摄像头,实现了跨尺寸压死人这一不可能完成的任务。

按照蔡司Tessar镜组的高标准,vivo X60系列智能手机的摄像头设计借鉴了Tessar镜头的标志性设计元素,增加了镜头内镜片的数量,更容易校正像差。在制造镜片的过程中,镜片的精度为0.25μm或更小,以此能确保镜片的面型与设计一致。经过光学制造和调整试验,X60系列所用的模组达到了蔡司规范中“Vario-Tessar”镜头品质。

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在前期预热中,我们发现X60系列贴的是蔡司蓝标,少了T*低眩光镀膜的小红标,不少玩家也颇感遗憾,以为蔡司引以为傲的T*防眩光镀膜技术终究与手机无缘。

今天发布会总算揭晓了谜底,T*防眩光镀膜技术,被应用于X60系列的Pro+型号。关于T*镀膜,过去索尼和蔡司都有介绍,在这里简单回顾一下:1935年,蔡司工程师Alexander Smakula通过在真空中加热和蒸发低折射率氟化物薄膜,发明了一种名为“T”的镀膜,这是一种可用于镜头表面抗反射的镀膜工艺。它大大提高了镜头的透射率,减少了眩光,从而显著地提高了图像质量。

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常规的镀膜工艺带来镜头表面的中心区域反射率在0.5%左右,而边缘区域的反射率高达到2%;采用ALD工艺,可以将镜头中心区域和边缘区域的反射率实现平均值0.25%,相当于(镜头表面)中心区域的光线反射率降低了50%,边缘区域的反射率降低了87.5%。

反射率降低,意味着光线透射率得到提高。常规的镀膜工艺带来的反射率在0.5% ,而采用ALD镀膜技术可以实现反射率降低至0.25%,反射率降低了50%,就意味着更多光线可以进入镜头。

ALD镀膜工艺能有效解决反射光引起的眩光、鬼影等问题。眩光和鬼影一直都是困扰手机这类小型影像设备在复杂光线,特别是夜间光线下拍摄的大难题。在没有显著提高镜组和镀膜质量的时候,有实力的厂商会使用算法来修正图片中那些莫名其妙的鬼影和炫光,但这对算法精准度要求很高。事实上目前靠算法修出来的图,即便能消除眩光,但部分场景也失去了原生图像的韵味。

这次X60的标准版和Pro版,依然采用了微云台,进化到了2.0版本。其实这件事让我们对影像系统的技术路线有了新的思考:能否基于1/2英寸到1/1.5英寸感光器的区间,通过模组物理质量的提高和算法的辅助,达到更大尺寸底的效果?从而推翻传统定义里底大一级压死人的定论?


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底大一级压死人这句话,在常规生产条件下是几乎没错的,物理特性决定。但这一特性带来的后果就是手机尺寸越来越大。而显然行业不可能无休止的扩大手机尺寸,以迎合大底模组的需求,最终扭曲了手机本身应该有的角色。

X60系列给行业的思路和意义就在这里:是用一颗大小为1/2英寸的IMX598,通过F1.48的光圈、第二代微云台和蔡司光学模组,实现高品质镜组的小型化和成像质量的提高。这显然是个可行的思路,毕竟直接提升了X60系列的外观质感,让旗舰影像+超薄外观成为和谐共处的伙伴。这次发布会推出的第二代微云台系统,相对微云台原型机构占板面积节省约了40%,厚度减少1mm,“极限”压缩微云台与屏幕的距离至0.13mm,再加以良好的结构保护措施,使得微云台结合蔡司镜组,为轻薄手机提供旗舰画质成为可能。

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目前我的样片还没拍完,先借用微博鲁卡利欧Luka(已取得转载授权)的样张展示一下X60这套魔鬼级IMX598蔡司镜组的效果。直观上看,蔡司给vivo在成像上最大的改善就是两个:景深与透视关系优化;色彩风格的巨大转变。前者归功于Tessar镜组,后者则归功于vivo通过计算摄影技术承袭的蔡司Biotar人像风格。它最突出的特征就是中心人物清晰的同时,焦外虚化呈现出涡旋的、醒目的、梦幻的超现实人像摄影效果。(参考我上文那张蔡司85mm人像)

关于X60影像部分我只能说到这里了,毕竟行不行还得要用样张说话而不是文字说话。

联合三星,提升X系列性能段位至旗舰级水平

大家都知道了,这次X60系列采用的是Exynos1080处理器,而Pro+则有可能采用的是高通骁龙888处理器。这意味着X系列从中高端时尚手机提升为了旗舰机。

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关于这颗芯片的性能我就不多说了,基于ARM的旗舰架构,三星5nm EUV FinFET工艺制造,是行业内最好的SoC产品之一。而vivo从X30时代开始,与三星半导体不止于定制一颗Exynos980。在vivo部分中低端产品上,不但有Exynos980,还有Exynos880配置。这次同时使用Exynos1080和骁龙888,也是两条腿走路,同时发力的战略路线。独占的Exynos1080会在新年取得出货量的首发先机,而稍晚点的Pro+则会携骁龙888在高端市场占据一席之地。

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另外,从最近一个多月市场的剧烈变化来看,因为份额重组的原因,2021年2500-4500元价位市场将迎来份额最大的重组,这个价格区间段的旗舰级SoC产品越来越多。很快我们将会看到天玑1000+、Exynos1080、骁龙865、骁龙888这四颗旗舰芯片同时角逐这一市场。随着竞品的增多,这一市场不会再留给中高端芯片生存机会了。

接下来,vivo的Exynos1080和骁龙888产品线,可能会具备:X60/Pro、iQOO7、X60 Pro+和新的NEX这一堆SKU,在3000-5000这个价位段重新构筑竞争优势。

不破不立的OriginOS,蓝厂的新希望

说实话vivo把系统整成这个样子,我是比较意外和震惊的。

如果非要我只选一个操作系统,我可能还是选择iOS。iOS 14.3给我的一个最直接的感受就是一体化,从应用方式一体化到信息流一体化,永远都是根据用户的需求和场景沉浸设计的交互逻辑。而Android11这边还是根据传统的单体应用去到达用户需求。如果你只有一个手机这可能不算个事,但如果你处于某个生态环境里,2021年还是这种交互逻辑的话,未免有点别扭。

我当然不否认iOS在交互和细节上也有很多问题,也借鉴了原生Android和这些大厂们的设计经验,但在目前这个时点上,iOS从用户需求到达应用的这种整体感,确实还是领先的。

而OriginOS的基本逻辑,也是尝试这种改变。并不是哪个Android平台发行版本的厂商都敢这么干的。我对OriginOS最大的关注点就是从用户需求和场景出发的交互方式整合。这种整合使得用户不用区分这是APP还是Widget,或者是推送的信息。用户只需要关注自己的需求,系统即可给他最需要使用的方式来解决这个需求,这是OriginOS的理念,也是这个OS起名叫源的原因吧。

当然,相对于iOS 14.3,Android平台的Widget和消息推送方式这几年进步非常小,多数厂商都把精力放在搞信息流广告和推送辣鸡消息上了。OriginOS这么做,算是不破不立的想法。但就像我那篇文章里说的,OriginOS想成功,这得需要全行业来做适配,其路漫漫。

结语:市场重构进行时,近年来可能最后的冲击机遇

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从这个月OPPO Reno5系列的销量数据看,这可能是蓝厂近年来最重要的一次市场重构机会。X60从产品端看,已经没什么太大的问题,但消费者能否深刻感知这些卖点,并转为生活中的谈资,决定了下一代的方向走势。这可能是近年来最后的冲击高端的历史性机遇,从手机玩家角度来说,X60系列已经是真正高端机的模样,希望有个好结果。