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2023 年末了,我們對手機影像和相機影像還有多少誤解?

2023-11-13數位

每次說到手機 vs 相機的影像能力,基本上就會落到沒有邏輯的口水仗,今天借這個問題,來掰扯一下,這兩者的影像能力區別,從硬體、軟體、套用場景 & 生態,都給講一講。

就在昨天晚上,我受邀參加了知乎【新品駕到:訪談篇】直播,和各位老師討論了「普通人距離丟掉相機到底還有多遠?」這個議題,在這場時長兩個小時的直播裏,我們回顧了手機影像的歷史,比較了手機和相機套用場景的不同,各位老師從不同的背景出發,或從使用、從理論、抑或是從體驗上,聊了兩者的不同。但有一點,我們取得了一致的共識:

對普通人來說,手機取代相機不是一個進行時,也不是一個將來時,而是一個過去完成時。

這張圖實在是太過經典,以至於每次聊到手機 vs 相機的時候我們都要放——左圖是完整的,按比例顯示的,從 1930 年代一直到 2015 年所有相機型別的銷量,其中灰色是底片機,藍色綠紅是數位相機,黃色是智慧型手機。

智慧型手機對相機市場規模的擴張簡直是摧枯拉朽的——由於數量級高了太多,如果顯示全圖,我們幾乎看不到其它型別的相機市場占比。而這張圖的數據截止到 2015 年,此後的對比統計數據已經變得毫無意義,智慧型手機仍然在高速增長,而相機,無論是底片還是數位,其市場都是在快速萎縮的。

這是我們要講的第一個誤解,就是市場上,智慧型手機已經成為了拍攝、創作、記錄生活的裝置裏絕對的主流 ——或許你會認為,電影、電視劇或者網劇仍然要用專業相機去進行拍攝,但你也不能否認,在各大社交平台,這一最為主要的創作媒介上,智慧型手機內容的量是壓倒性的。將創作的能力民主化(democratization),賦能給所有人,這是智慧型手機的功德一件。

盡管作為一名攝影師,我仍然熱愛用相機去拍攝影像,我們也必須承認相機仍然是高端制作(high-end production)目前必須用到的工具,但我也必須強調,在 2023 年,大家對相機和智慧型手機的誤解仍然是非常深的——不僅是關於技術上的,還有能力上的。

硬體 - 傳感器手機更先進,但相機更大

這個事情可能會很反常識,但假如你靜下心來思考,你就會發現這個結論簡直是太自然不過了。

多年來,攝影圈一直流行著一句話,「底大一級壓死人」。就是對於數位相機來說,感光元件的面積決定了其他條件相同時候,相機能夠捕捉到更多的光子,而捕捉到的光子直接決定了畫質,原因無他,光子在這個宇宙中必然符合數學上的卜瓦松分布,而卜瓦松分布的特性決定了,更強大的訊號會帶來天然的更高性噪比(Signal to Noise Ratio,SNR),也就是畫質。「底」越大,效果就越好。

但這裏有一個前提,就是在「相同條件下」,具體到手機的場景,內部空間寸土寸金,不可能采用類似相機的設計,而且一台主流手機的被動散熱能力只有大約 6W,要保證在體積可控,熱量可控的前提下提升讀取速度以幫助計算攝影、提升品質以改善後端處理的源頭,那就必須采用更加先進的傳感器。

同時,得益於天然較小的傳感器尺寸,如果你仔細觀察手機和相機 CMOS 的發展歷程,就會發現,擁有較小尺寸的手機 CMOS,一直是相機新技術的試驗田。無論是堆疊式、QuadBayer、片上 DRAM,這些技術都是率先在手機上套用的,普遍會比相機早個 3-5 年。

EXMOR RS 堆疊式 CMOS 早在 2012 年就開始在手機上套用,而第一台采用該技術的全片幅相機,要一直等到 2017 年。2018 年就在手機上搭載的 QuadBayer 濾色片,2020 年才首次出現在全片幅相機上。而有一些技術,例如 DOL-HDR,DCG high bit depth HDR,這些產品至今都尚未在更大片幅上的相機落地。

以 X100 Pro 為例,本次搭載的 CMOS 傳感器在尺寸上是 Type-1,1 型傳感器,采用的就是 40nm 的制程,相較於相機上普遍還在套用的 90nm 甚至 130nm 領先數代,也因此,在功耗控制上要來的更加優秀。這也讓 vivo 能夠更加自由的控制這枚傳感器作為精度躍遷一英寸主攝的基礎。

同時,這枚傳感器還用了 OctaPD 技術——它意味著每一組 QuadBayer 像素裏的每一個像素,都擁有兩個光電二極體(PD),而每一組 QuadBayer 像素一共擁有 4x2 個,也就是 8 個光電二極體。這樣一枚 5000 萬像素的 IMX989 實際擁有 1 億個光電二極體,並且每一對都可以輸出一個「相位差」訊號,從而實作全片、全像素的對焦。而相機目前大部份還在使用 masked PDAF(掩膜式)和部份植入 2x1 OCL(On-chip Lens)的方式,只有部份像素能夠輸出相位對焦資訊,少量會用到原理接近的 DPAF。在 X100 系列上,即使是副攝,比如超廣角的 JN1,和長焦的 OV64B,也都是采用 2x(2x1) OCL 或者 2x2 OCL 的先進方案,能夠提供更為全面的對焦解決方案。

所以這裏是我們要講的第二個誤解:相機硬體比手機大,但未必會比手機硬體先進。

但相機,或許用的技術並不是最先進多,但講究的就是一個暴力美學,無論是絕對像素的多寡(Bayer)濾鏡,還是單純的底大,抑或是剛剛釋出的 a9 III 采用全域快門,這些都是以功耗和放棄了一部份先進讀出功能為代價的。

第三個誤解,我們來聊一聊光學。

在光學上,相機和手機的邏輯是不一樣的,手機追求小型化的同時保持高畫質,並且需要考慮光學、機械、電子的平衡,相機相對來說會更加寬松,畢竟一個鏡頭 1kg 也不算什麽離譜的事情,但隨著 vivo 和蔡司聯合研發的投入,相機的技術正在快速普及到旗艦影像手機。

這次在 X100 系列上,APO 超級長焦的落地就很讓人驚喜。APO 全稱是 Apochromatic,即復消色差。在蔡司主流的消費級鏡頭中,Otus 這一旗艦產品序列擁有最多 APO 標識,而唯二不是 Otus 卻擁有 APO 認證的,分別是 Milvus 和 Batis 的 APO Sonnar 鏡頭,並且均為 135mm 長焦鏡,這次,vivo 要將蔡司在長焦領域的積累,帶到行動裝置上。

色差是不同波長的色光聚焦在不同距離的現象,而這個現象又和鏡片的材料直接相關,不同材料對不同波長的光折射能力不同,因此造就了這一現象。人們一直在追求矯正色差,而 APO,被認為是這一領域的白月光。

APO,apochromat,源自於 achromat,意思為無色的,延伸為 APO 就是無色的輪廓——要實作高階的色差矯正,並非易事。

而 APO 的發現,更是與蔡司脫不了關系。早在 1870 年,蔡司,對,卡爾蔡司本人,和阿貝,就是阿貝數那個阿貝,就發現透過采用合適的光學材料進行互補設計,將高折射、低色散的材料運用到光學設計當中,就可以更好地矯正色差,提升鏡頭的效能。我們一般認為,APO 鏡頭應當擁有優秀的軸向色差抑制,也就是哪怕應對高對比、反光場景,也依然不應該出現紫邊。

彼時,要想使用副消色差,必須套用螢石這一昂貴且難以獲得的天然礦物,在隨後的數十年間,人工螢石,新型異常色散材料的發明,讓小型化、緊湊化的 APO 設計成為可能,而 2023 年,在 vivo 和蔡司的聯手努力下,這一設計終於在 X100 系列手機上得以實作。面對如此緊湊的設計,在制造成本、體積公差、裝配量產、一系列難纏的設計局限的逼迫下,vivo 和蔡司仍然堅持完成了這一設計,可喜可賀。

但這其實並非 vivo 和蔡司第一次在光學上進行深度合作,在過去數年間,我們已經看到蔡司將其技術庫中的產物傾囊相授——從 T* 鍍膜抑制鬼影,再到 ALC/ALD 鍍膜改善鏡頭對比度,抑或是這次在 X100 的主攝上透過電腦光學最佳化玻塑混合鏡頭設計,精準把握光路線徑,提供更好的近攝畫質和像差控制,每一步,都是手機影像突破的深水區。

在這次的 X100 Pro中,新一代的 T* 鍍膜能將反射率進一步降低 50%,還考慮到了手機上紅外截止濾鏡可能帶來的花瓣眩光,針對性研發了 IRCF 色素旋塗層和硬度更好的 AR 鍍膜,這種兼具硬度(可維護性)和效能的設計,也與頂級鏡頭采用氟鍍膜 + MLC 鍍膜的思路如出一轍。

X100 在機械能力方面同樣有所突破,帶有 OIS 的主攝和長焦已經實作了 CIPA 4.5 級的防抖,可以媲美主流全片幅相機標稱 CIPA 5 級的水平。這可能是我們第一次獲得了手機防抖能力的量化測試,而 4.5 級的可用性完全對得起「相機級」防抖的名號。

軟體 - 手機,是電腦

手機小尺寸的物理極限註定了需要借助計算攝影來幫助它「超越極限」,而天生具有強大計算能力的手機,自然不會浪費這個計算平台的能力。

所以手機攝影,必然是深度挖掘硬體潛力的計算攝影,我有的時候就調侃,手機是計算(攝影)機。

可能熟悉相機的朋友們會知道,相機直到去年和今年才開始引入「AI」功能,而大部份局限在對焦的物體辨識,少部份套用在了 RAW 多幀堆疊時的對齊。但手機上的 AI 套用,早已深入、廣闊並且成為了手機影像的基石,多幀 RAW 合成這種東西手機都不知道玩了多少年了。

而更加深入的計算攝影會帶來的挑戰,就是算力。相機上的 AI 芯片我們目前並沒有明確的效能數位,比如 int4 和 int8 能跑到多少,但可以肯定的是傳統影像處理器是沒有 AI 能力的,因此才需要外掛。但 X100 系列不同,無論是天璣 9300 還是自研的 6nm V3,都具有 NPU 能力,並且能夠協同工作。

於是我們在這一代 X100 上,看見了很多新功能的落地,比如 4K 電影人像視訊,這種東西相機做不了、也不會做——假如相機給了你模擬各種鏡頭虛化的能力,那大家都買個狗頭然後計算攝影就好了,大光圈鏡頭怎麽賣呢,對不對?但在手機上,反而就對這個場景有迫切的需求去做好。還有像是物體區隔(object segmentation),分材質、分特點去進行局部調色和增強,這些功能都是 X100 在人像模式裏玩得很溜,但相機上不會出現的功能。

相機的計算,需要借助外部裝置——無論是一台手機、還是筆記本、桌上型電腦,它本身擁有的計算能力比較有限,能做的效果也比較有限,盡管搭配上強勁的硬體和修圖經驗,相機的上限是遠超手機的,但落到消費者手上,體驗到的就是手機一按快門就能拍好,相機還得自己哼哧哼哧修半天。

就說拍太陽,最亮的部份和最暗的部份可能差出去 10EV 起跳,沒有任何一個傳感器能同時拍好暗部和亮部場景——要麽放棄高光,要麽放棄暗部,而且缺乏參照物,白平衡也非常困難,對於相機來說,需要仔細設定測光方式、設定曝光參數,再進行拍攝,才能獲得一張能看的照片,如果想要做一些 HDR,那免不了拿出電腦花個一分鐘對齊合成。但對於 X100 這種機器來說,只要推到 10x 對準落日,按下快門,剩下的交給 vivo 原像引擎。

這就是我們要說的第四個誤區,軟體上,相機和手機根本不在一條賽道上。最後一條,我想聊一聊影像生態上的區別。

生態 - 手機能做什麽,不能做什麽

就拿相機來說,要想覆蓋人像、風景、和靜物(美食),那最少最少,也得配一個標準變焦鏡頭最好帶點微距,再來一個大光圈吧?而且你不可能同時用幾個鏡頭,意味著你總得換好適合當前場景的鏡頭,再拍。

且不說會不會進灰(想起了某位知乎答主昨天吃飯時換鏡頭把灰塵弄機身裏吹了好半天才弄幹凈),光是選擇,配好這些鏡頭,就需要不少專業知識和成本。

但對於影像旗艦,超廣角、廣角、長焦、配合 ISZ 和長焦微距,每一個場景都能拍的不錯。這就是 X100 這類影像旗艦最大的優勢——方便好用,全部掌握。

相機能給一個 15-200mm F/8 然後用計算攝影算出來 F/1.4 大光圈效果麽?不存在這樣的鏡頭,也不存在這樣的相機。

但手機可以,X100 真的可以,而且不只是人像照片可以,是每個焦段的人像照片都可以,是每個焦段的人像照片都有幾個風格的焦外風格——源自蔡司經典鏡頭設計,都可以擁有。

對於相機,想要把這些體驗都湊齊,得買多少個鏡頭,投入多少成本?手機,是方便與強大的終極形態。手機的目標,是全能通才。

相機在給定搭配的情況下,是專項王者——但,相機給予了可換鏡頭的可能性,因此當你有著許多不同的鏡頭時,你的上限也是很高的,代價是重量、換鏡頭的不便、和極其昂貴的系統成本,還有,學習修圖、構建後期流程的進一步投入。

你說 2023 年的我還會經常帶個卡片機出門嗎,幾乎不會了,影像旗艦已經足夠滿足我的需求,但當我需要去面對一個很針對性的場景的時候,我可能會背著一大包的器材再加上一整個小推車,因為在那個時候,我不需要在意任何通用場景,我要的,是那一幀的極限畫質。

這就是大家對手機和相機最大的誤解,兩者一個是「全能通才,一鍵出片」,一個是「專才專用,突破上限」。so,手機與相機,到最後,還是什麽適合你的問題,只有了解這兩個類別的優缺點,正確認識他們的水平,才能根據自己的需求選購——當然,也不用我再次強調,對於絕大多數人,買旗艦影像手機就夠了,不然手機怎麽會把卡片相機幹死呢?消費者的選擇不騙人。

但對於在某個細分領域追求極致的使用者,那相機,一時半會,也不會消失,作為這部份影像發燒友之一,我會在擁有相機的時候拒絕旗艦手機麽?那也當然不會,X100 就是我極佳的一台輔助工具,它總能在我最需要的時候,出現在我手裏。又回到那句俗套的話——你手邊的相機,永遠是最好的相機。我需要的,是像 X100 這樣的影像旗艦,讓強大常伴吾身。