實現一個蔡司成像的效果有多難?看一下vivo X60就知道了

2020年12月30日13:15:14 數碼 1741

攜手蔡司,vivo致力於鏡組小型化和色彩精準化的新影像之路

有個當前現實大家一定要清楚:「我們無法在同時追求頂尖影像性能和整機性能的前提下控制手機的尺寸和美感」。

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計算攝影是這個時代的偉大發明,但計算攝影也從一定程度上改變了我們對光影的認知。我不否認,在ISP和NPU越來越強的今天,通過算法可以在相對全畫幅相機小到可憐的CMOS上實現過往大尺寸感光器才能實現的效果。但令人遺憾的是,計算攝影並不能如實或者自然的反饋光影的關係,特別是影像情緒的表達。如果換用寫作領域的比喻,有一種偏負面的評價叫做:「玩弄文字的技法」。玩弄文字的作家們,常年出產暢銷書和熱榜作品,但能否留存於歷史的長河,令人十分懷疑。

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毫無疑問,計算攝影對手機和Vlog設備是一份彌足珍貴的時代饋贈,它給了樹脂鏡片、一般性鍍膜和小感光器設備無限的想像空間。但這並不能說明計算攝影是這個時代影像創作的唯一答案,畢竟光影效果、透視關係、色彩表現上,計算攝影和自然成像的差距還是顯而易見。

這種差距到底有多大呢?我舉個例子吧:

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這是午夜11點左右我在南京一家酒吧里拍的駐唱歌手。用的是索尼A7R3全畫幅微單和一枚上世紀80年代的聯邦德國產蔡司85mm F1.4 MF鏡頭。蔡司進入新世紀後,和索尼先是在T*鍍膜上進行了深度合作,推出了F828 T*數碼相機,後來又幫索尼生產了索蔡系列鏡頭。我使用的這枚85mm F1.4能代表蔡司最原始的特徵:體積只有尼康85mm F1.4鏡頭一半大小、毫髮畢現的極端解析力、天然的圓形光暈以及深邃的透視關係。而同期旗艦手機的計算攝影拍成啥樣呢?是這樣的:

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這種對比的結果相對尷尬且殘酷,相對相機,手機的出片曝光不合理、透視關係幾乎沒有、焦外成像水準完全靠算法,乾澀且不自然。我們基本認知是,如果手機和便攜設備上的模組(傳感器+鏡組+鍍膜)不面對現實進一步提高物理素質屬性,那麼計算攝影的最終邊界也是有限的。算法不能幫一個號稱底大一級壓死人但實際還是小的可憐的模組提升畫質效果到和相機PK的程度。

而2020年底,我們發現了一些新的動向。除了vivo宣布與蔡司的合作之外,在計算攝影技術輔助下,控制大小和成本的前提下,繼續提高當前模組的物理素質,是多家廠商的共識。比如最近OPPO和索尼聯合推出的2X2 OCL第二枚傳感器,大小為1/1.56英寸,但成像素質和比它大一些的那些幾乎沒有區別,而好處顯而易見,能把模組做的比以前小得多,是這次整機輕薄化的關鍵因素。

回到今天的主角,vivo X60系列上搭載的蔡司光學影像系統應該可以稱之為手機影響發展史上的一座里程碑。過去諾基亞在手機端與蔡司有過合作,主要是鍍膜和光學性能方向,成效顯著。

到了2020年,在SoC的ISP、NPU水準、計算攝影基本算法相對較高的今天,蔡司再和手機廠商進行合作,技術基礎要比十幾年前穩固不少。當前手機影像的幾大硬傷:底大一級壓死人帶來的模組大型化、手機磚頭化、鏡組素質造成的成像質量崩潰、像差離譜、顏色失真、計算攝影帶來的焦外成像有虛無感情、透視關係錯亂化、P圖翻車。這些問題,有些是可以通過算法改善,而有些問題,則只能通過CMOS+鏡組的整體打磨來改善。

而蔡司光學系統的核心競爭力:鏡頭總成小型化、色彩精準化、T*鍍膜,都和手機影像系統的剛需不謀而合。

蔡司鏡頭小型化的經典之作:「Vario-Tessar」,最早被索尼引入消費類數碼相機T1,然後在黑卡RX100上沿用至今。

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其中黑卡RX100系列同時具備小型化的蔡司Vario-Tessar鏡頭和T*低眩光鍍膜,被譽為卡片機里的核彈頭。簡單點說,Vario-Tessar鏡組最大的作用,就是鏡頭小型化,這對手機影像系統來說無疑是巨大的誘惑。

作為蔡司藍標手機,vivo X60/Pro主攝採用了Tessar鏡組。這也使得這枚魔鬼級打磨的IMX598成為可能史上超強勁的1/2英寸中尺寸底主攝像頭,實現了跨尺寸壓死人這一不可能完成的任務。

按照蔡司Tessar鏡組的高標準,vivo X60系列智能手機的攝像頭設計借鑒了Tessar鏡頭的標誌性設計元素,增加了鏡頭內鏡片的數量,更容易校正像差。在製造鏡片的過程中,鏡片的精度為0.25μm或更小,以此能確保鏡片的面型與設計一致。經過光學製造和調整試驗,X60系列所用的模組達到了蔡司規範中「Vario-Tessar」鏡頭品質。

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在前期預熱中,我們發現X60系列貼的是蔡司藍標,少了T*低眩光鍍膜的小紅標,不少玩家也頗感遺憾,以為蔡司引以為傲的T*防眩光鍍膜技術終究與手機無緣。

今天發佈會總算揭曉了謎底,T*防眩光鍍膜技術,被應用於X60系列的Pro+型號。關於T*鍍膜,過去索尼和蔡司都有介紹,在這裡簡單回顧一下:1935年,蔡司工程師Alexander Smakula通過在真空中加熱和蒸發低折射率氟化物薄膜,發明了一種名為「T」的鍍膜,這是一種可用於鏡頭表面抗反射的鍍膜工藝。它大大提高了鏡頭的透射率,減少了眩光,從而顯着地提高了圖像質量。

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常規的鍍膜工藝帶來鏡頭表面的中心區域反射率在0.5%左右,而邊緣區域的反射率高達到2%;採用ALD工藝,可以將鏡頭中心區域和邊緣區域的反射率實現平均值0.25%,相當於(鏡頭表面)中心區域的光線反射率降低了50%,邊緣區域的反射率降低了87.5%。

反射率降低,意味着光線透射率得到提高。常規的鍍膜工藝帶來的反射率在0.5% ,而採用ALD鍍膜技術可以實現反射率降低至0.25%,反射率降低了50%,就意味着更多光線可以進入鏡頭。

ALD鍍膜工藝能有效解決反射光引起的眩光、鬼影等問題。眩光和鬼影一直都是困擾手機這類小型影像設備在複雜光線,特別是夜間光線下拍攝的大難題。在沒有顯著提高鏡組和鍍膜質量的時候,有實力的廠商會使用算法來修正圖片中那些莫名其妙的鬼影和炫光,但這對算法精準度要求很高。事實上目前靠算法修出來的圖,即便能消除眩光,但部分場景也失去了原生圖像的韻味。

這次X60的標準版和Pro版,依然採用了微雲台,進化到了2.0版本。其實這件事讓我們對影像系統的技術路線有了新的思考:能否基於1/2英寸到1/1.5英寸感光器的區間,通過模組物理質量的提高和算法的輔助,達到更大尺寸底的效果?從而推翻傳統定義里底大一級壓死人的定論?


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底大一級壓死人這句話,在常規生產條件下是幾乎沒錯的,物理特性決定。但這一特性帶來的後果就是手機尺寸越來越大。而顯然行業不可能無休止的擴大手機尺寸,以迎合大底模組的需求,最終扭曲了手機本身應該有的角色。

X60系列給行業的思路和意義就在這裡:是用一顆大小為1/2英寸的IMX598,通過F1.48的光圈、第二代微雲台和蔡司光學模組,實現高品質鏡組的小型化和成像質量的提高。這顯然是個可行的思路,畢竟直接提升了X60系列的外觀質感,讓旗艦影像+超薄外觀成為和諧共處的夥伴。這次發佈會推出的第二代微雲台系統,相對微雲台原型機構占板面積節省約了40%,厚度減少1mm,「極限」壓縮微雲台與屏幕的距離至0.13mm,再加以良好的結構保護措施,使得微雲台結合蔡司鏡組,為輕薄手機提供旗艦畫質成為可能。

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目前我的樣片還沒拍完,先借用微博魯卡利歐Luka(已取得轉載授權)的樣張展示一下X60這套魔鬼級IMX598蔡司鏡組的效果。直觀上看,蔡司給vivo在成像上最大的改善就是兩個:景深與透視關係優化;色彩風格的巨大轉變。前者歸功於Tessar鏡組,後者則歸功於vivo通過計算攝影技術承襲的蔡司Biotar人像風格。它最突出的特徵就是中心人物清晰的同時,焦外虛化呈現出渦旋的、醒目的、夢幻的超現實人像攝影效果。(參考我上文那張蔡司85mm人像)

關於X60影像部分我只能說到這裡了,畢竟行不行還得要用樣張說話而不是文字說話。

聯合三星,提升X系列性能段位至旗艦級水平

大家都知道了,這次X60系列採用的是Exynos1080處理器,而Pro+則有可能採用的是高通驍龍888處理器。這意味着X系列從中高端時尚手機提升為了旗艦機。

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關於這顆芯片的性能我就不多說了,基於ARM的旗艦架構,三星5nm EUV FinFET工藝製造,是行業內最好的SoC產品之一。而vivo從X30時代開始,與三星半導體不止於定製一顆Exynos980。在vivo部分中低端產品上,不但有Exynos980,還有Exynos880配置。這次同時使用Exynos1080和驍龍888,也是兩條腿走路,同時發力的戰略路線。獨佔的Exynos1080會在新年取得出貨量的首發先機,而稍晚點的Pro+則會攜驍龍888在高端市場佔據一席之地。

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另外,從最近一個多月市場的劇烈變化來看,因為份額重組的原因,2021年2500-4500元價位市場將迎來份額最大的重組,這個價格區間段的旗艦級SoC產品越來越多。很快我們將會看到天璣1000+、Exynos1080、驍龍865、驍龍888這四顆旗艦芯片同時角逐這一市場。隨着競品的增多,這一市場不會再留給中高端芯片生存機會了。

接下來,vivo的Exynos1080和驍龍888產品線,可能會具備:X60/Pro、iQOO7、X60 Pro+和新的NEX這一堆SKU,在3000-5000這個價位段重新構築競爭優勢。

不破不立的OriginOS,藍廠的新希望

說實話vivo把系統整成這個樣子,我是比較意外和震驚的。

如果非要我只選一個操作系統,我可能還是選擇iOS。iOS 14.3給我的一個最直接的感受就是一體化,從應用方式一體化到信息流一體化,永遠都是根據用戶的需求和場景沉浸設計的交互邏輯。而Android11這邊還是根據傳統的單體應用去到達用戶需求。如果你只有一個手機這可能不算個事,但如果你處於某個生態環境里,2021年還是這種交互邏輯的話,未免有點彆扭。

我當然不否認iOS在交互和細節上也有很多問題,也借鑒了原生Android和這些大廠們的設計經驗,但在目前這個時點上,iOS從用戶需求到達應用的這種整體感,確實還是領先的。

而OriginOS的基本邏輯,也是嘗試這種改變。並不是哪個Android平台發行版本的廠商都敢這麼乾的。我對OriginOS最大的關注點就是從用戶需求和場景出發的交互方式整合。這種整合使得用戶不用區分這是APP還是Widget,或者是推送的信息。用戶只需要關注自己的需求,系統即可給他最需要使用的方式來解決這個需求,這是OriginOS的理念,也是這個OS起名叫源的原因吧。

當然,相對於iOS 14.3,Android平台的Widget和消息推送方式這幾年進步非常小,多數廠商都把精力放在搞信息流廣告和推送辣雞消息上了。OriginOS這麼做,算是不破不立的想法。但就像我那篇文章里說的,OriginOS想成功,這得需要全行業來做適配,其路漫漫。

結語:市場重構進行時,近年來可能最後的衝擊機遇

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從這個月OPPO Reno5系列的銷量數據看,這可能是藍廠近年來最重要的一次市場重構機會。X60從產品端看,已經沒什麼太大的問題,但消費者能否深刻感知這些賣點,並轉為生活中的談資,決定了下一代的方向走勢。這可能是近年來最後的衝擊高端的歷史性機遇,從手機玩家角度來說,X60系列已經是真正高端機的模樣,希望有個好結果。

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