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佳能全像素双核CMOSAF技术开发者访谈

2019-06-09 03:14:30来源:励志吧0次阅读

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▲全像素双核CMOS AF开发团队

这不只是一项新技术,也是一场将数码单反相机的可能性扩展到化的变革。“ 拍摄照片的正确方式是通过光学取景器来查看并拍摄”“实时显示是次于光学取景器的补充功能”“数码单反相机拍摄短片很难,只适合专业人士使用” “全像素双核CMOS AF”这项全新的技术,将打消这些假定。图像感应器的整个表面,由集成了两个光电二极管的像素排列而成,利用两个视差图像的相位差,来进行类似于平面相位差检测自动对焦。即使使用实时显示拍摄,由于采用相位差检测,也能获得高速自动对焦。像素不仅用于自动对焦,同时具备自动对焦和成像两种功能,所有的有效像素都可用于成像。现在,实时显示拍摄将作为等同于光学取景器拍摄的方式供用户选择。这个由佳能精英团队开发的创新技术将为创作带来更多可能性。

▲佳能全像素双核CMOS AF技术研发开发者介绍

即使在实时显示拍摄时,也可实现“快速 舒适 高画质”

在实时显示拍摄时反光镜会升起,因此无法使用以光学取景器拍摄时所用的相位差检测自动对焦。到目前为止,大多数相机都使用对比度自动对焦来替代,但是与能够预测镜头合焦位置并进行移动的相位差检测自动对焦相比,对比度自动对焦需要通过前后移动镜头来搜寻对焦位置,因此自动对焦速度很慢。EOS 650D采用了“Hybrid CMOS AF”,用于自动对焦的像素部分地分布于感应器中,通过结合像平面相位差检测和对比度检测来提高自动对焦速度。为了实现更快的自动对焦速度,简单来说,就是增加自动对焦像素的数量并提高相位差检测自动对焦的精度,这就意味着不再需要对比度自动对焦。但是,要同时考虑成像问题,自动对焦像素数量的分配就有了限制。“全像素双核CMOS AF”从根本上解决了这个问题。

宫成 洋:“普通的感应器将微透镜分配到每个RGB像素上,在它们的下方,光电二极管会将光信号转变为电信号并分配到每个像素。但是使用“全像素双核CMOS AF”的图像感应器,是两个光电二极管对应一个微透镜。这样,一次同时可捕捉两个视差图像。使用“全像素双核CMOS AF”,会利用来自这两个图像的信号来完成相位差检测自动对焦。另外,汇集两个光电二极管的图像信号,可作为一个像素进行输出,这是很重要的一点。因此,当自动对焦和成像功能结合在一个像素中时,也就意味着所有像素都能实现这一改进。既保持了画质又增加了可用于自动对焦的像素数,这是一种的优势。画质没有受到任何影响。”

保持了成像表现的同时,这项技术实现了佳能在实时显示拍摄时达到高速自动对焦的强烈愿望,这一构架的实现带来了重要的价值。

▲全像素双核CMOS AF原理

福田 浩一: “由于可自动对焦像素分布于整个感应器表面 ,实时显示屏幕的宽范围区域,实现了在约80% (垂直) x 80% (水平)的范围内使用相位差检测自动对焦完成终对焦。不仅提高了自动对焦速度,在夜景环境中对光点的对焦精度也得以提高,而这曾是对比度自动对焦的弊端。使用短片伺服自动对焦对主体的追踪表现也有显著提高。另外,与同时采用对比度自动对焦的“Hybrid CMOS AF”相比,镜头搜寻对焦位置时没有迟疑,可实现更为平滑、更为自然的对焦表现。”

创新突破开启通向未来之路

“全像素双核CMOS AF”在实时显示拍摄模式下,实现了更宽的自动对焦范围,以及与使用光学取景器拍摄相近的对焦速度。来自于佳能各个部门的精英所组成的开发团队,带来了这项颠覆数码单反相机使用方式的革新技术。

结合每个人的智慧与专长,终于攻破了重重障碍。而且,由于各个部门的紧密合作,在共同的努力下将构想终转化为这项全新的技术,证明了之前所有的努力都是值得的。作为相机制造商,这一突破的取得源自于我们多年来自主生产几乎全部元件的经验积累。

福田 浩一:“我认为将光电二极管分为两个的同时保持了成像表现是这次的突破。只是简单地在光电二极管间插入一个结构,会对成像表现有所影响,如数码单反相机所特有的背景虚化。这对于我们能够实现在不损失画质的前提下完成自动对焦非常重要。另外,自动对焦性能对于像素的必要性,不总是等同于成像性能。我们想出了在一个像素中平衡两种功能的像素光学设计,为处理自动对焦的信息开发了专用的集成电路。”

宫成 洋:“全像素双核CMOS AF的自动对焦信号,其信息量是排列于感应器的有效像 素数的两倍。这一过程可以由影像处理器来单独完成。但是,我们相信那样会产生太多问题, 因此专用的集成电路就应运而生了。”

将集成电路作为预备角色来构建,影像处 理器可交替地进行处理工作,高速、优化的处理过程得以实现。”

为了应对“全像素双核CMOS AF”的全新结构,对算法也进行了大规模的重新设计。

阪口 武士:“尽管采用了同取景器自动对焦一样的相位差检测方式,由于感应器和光学设计的不同,有必要设计一款全新的算法。但是只是设计还远远不够,还需要逐一的进行测 试。我们尤其对一些情况进行了艰难的攻克,例如,受到透过树叶的阳光或汽车发动机盖反射光的光饱和影响的场景,以及昏暗场景中的光点。通过重复一些枯燥的工作,如在炎热的夏天顶着日晒每天连续拍摄明亮的主体三个小时, 以及一些运行测试,算法终得以改进,我们终取得了胜利的果实。”

“全像素双核CMOS AF”相比现有技术有了质的飞跃,是一项充满潜力、面向未来的全新 技术。佳能对新技术的开发将一直勇往直前。

▲全像素双核 CMOS AF结构

支持103款EF镜头* 包括限地区发售的型号

目前,“全像素双核CMOS AF”支持103款EF镜头(包括EF-S镜头)。这其中当然包括目前在售的和过去发售的镜头。

中川 和男:“数码单反相机可更换镜头,这种系统结构很重要,并带来很大的优势。 因为即使一款镜头已经停产,但这并不意味着我们将不再对其进行支持。这正是需要我们逐一去确认的事情。”

“全像素双核CMOS AF”不是对现有技术的简单升级,而是一项全新的技术。因为没有历史积累的数据可供参考,需要对所有镜头进行专门的测试。

中川 和男:“我们首先通过拍摄预定的主体,测试对焦的偏移。这项工作是用来确保测 试要符合佳能建立的标准。当然,我们通过使用 “全像素双核CMOS AF”进行合焦的模拟测试进行确认,但是,在实际的测试中还是会出现一些偏离要求的情况。特别是在老款镜头中,因为当时还不会预想到以后会出现这样的技术,产生很多与模拟测试结果偏离的情况。因此,有必要全部进行检查。为每个镜头检查变焦位置的时间为半小时到一小时之间,以检查50个镜头为例,如果测试到了第50个镜头发生了问题,算法就需要修改,那么50个镜头就需要重新再检查一遍。测试103个镜头从开始到结束花费了半年的时间。”

随着测试的完成“,全像素双核CMOS AF” 终得以完成。支持所有普遍EF镜头是一项重大的成果。

宫城 洋:“即使配备了USM和STM的新 镜头已经具有很快的自动对焦速度,证明了它 们还能表现出更快的自动对焦速度,在支持“全像素双核CMOS AF”的镜头当中,特别是那些较早开发的镜头以及价格便宜的镜头,你将会发现“全像素双核CMOS AF”所带来的显著效果。”

▲全像素CMOS AF技术对于镜头的支持

从丰富的产品线中自由选择所需的镜头是 “EOS系统”的一大优势。新技术一定要支持老款镜头是很自然的愿望,但实际实现起来却很困难。

每天持续进行测试,是为了让所有用户都能见证“EOS”的进化。

属于每个人的EOS短片

目前为止,关于数码单反相机的基本假定就是“数码单反相机 = 拍摄静止图像的相机”。虽然加入了短片拍摄功能,但只作为一种附属功能出现。EOS Movie虽然作为视频表达的新形式广受欢迎,然而不具备自动对焦无法像视频摄像机那样轻松自如地操作,因此只有专业领域在大量的使用。但是,“全像素双核CMOS AF” 在实时显示拍摄期间可实现卓越的自动对焦,这打破了之前的种种假定。每个人都可以充分享受背景虚化、可更换镜头这些数码单反相机的独特魅力。

宫城 洋:“我相信这将为区别于视频摄像机的全新拍摄方式铺平道路。普通的用户也可以体验更换镜头进行拍摄,并可拍摄出具有氛围的短片。”使用“全像素双核CMOS AF”,为了确保在拍摄短片时确实生效,进行了特殊的调校工作。

阪口武士:“有一些镜头的设计是为了拍摄短片能够平滑地移动,但大多数EF镜头主要是用于拍摄静止图像,它们移动得非常迅速。但是,在拍摄短片时有必要将移动速度变慢。对静止图像即时对焦能力进行控制以实现逐渐地移动,来达到适合短片拍摄的平滑对焦效果。

通过针对短片的调校,在进行短片伺服自动对焦拍摄时“全像素双核CMOS AF”将支持所有的自动对焦镜头。”另外,短片拍摄不可或缺的自动对焦追踪表现也得到了显著地改进。实现了如同视频摄像机的平滑的短片伺服自动对焦。

宫城 洋:“追踪表现非常出色,面部追踪性能可靠。尤其是与配备了导螺杆型STM的镜头搭配时性能卓越,可以说是组合,对焦移动的平滑表现令人惊喜,驱动声音也非常的安静,不会影响到音频的录制。”这将数码单反相机变为了集拍摄高画质图像和高表现力短片于一体的拍摄利器。全新格式及高层次表现力的短片拍摄方式使其区别于视频摄像机和小型数码相机。您可通过拍摄照片来捕捉瞬间,或通过拍摄短片来记录流逝的时光。由于实时显示拍摄具备了高性能自动对焦,可根据当时的拍摄情况来自由选择记录的方式。我们在实现全新概念数码单反相机的道路上又迈进了一步。

▲全像素双核CMOS AF的优势

从实时显示拍摄扩展出的全新摄影表现形式

“全像素双核CMOS AF”的出现,让取景器拍摄优于实时显示拍摄的说法就此告终。用户可以根据场景的不同,区分这两种“取景器”的优势和劣势并进行使用。拍摄风格的范围将大大扩展,我们将可拍摄出之前无法实现拍摄的照片。

▲实时显示拍摄与取景器拍摄的优势

松岛 宽:“全像素双核CMOS AF具有取景器拍摄时自动对焦所不具备的优势。自动对焦范围更宽广,并可通过触摸面板直观地进行自动对焦点选择。这并不是为了说明哪一种方式更好,而是两者都有其擅长的领域,将两者结合在同一台相机中将迅速扩大拍摄的可能性,这才是重点。”事实证明有些照片无法简单地通过查看取景器来完成拍摄。

松岛 宽:“通过将多角度液晶显示屏、触摸快门功能与实时显示拍摄相结合,实现了拍摄出使用取景器拍摄所无法勾勒的世界。拍摄蓝天下的花朵时,甚至可以让景物上下颠倒地进行拍摄。这种照片是无法通过查看取景器并按下快门按钮来实现的。使用“全像素双核CMOS AF”,实时显示拍摄自动对焦速度得以提升,从任何方向的手持拍摄要比之前更为轻松。此外,利用EOS Remote应用程序与智能连接,可拍摄出更为有趣的照片。例如,可在距离宠物很近的位置拍摄它吃东西的可爱样子,或从冰箱内部拍摄朝冰箱里看的儿童。”随着科技的发展,佳能想提供给用户全新的体验。

石田 裕:“从产品开发的角度而言,佳能一直追求提供给客户尽可能多的拍摄体验。我们将尝试满足来自全世界不同客户的拍摄需求,例如,有关改进自动对焦表现的结果,我希望为拍摄不断探索。佳能相机的用户,在创作中可能会遇到他们从未见过的场景,不管这种新体验如何他们都会印象深刻。而在佳能,我们将这称之为“扩展拍摄的可能性”,在佳能的每一个员工在进行产品开发时都将此铭记于心。我们将不懈的让“EOS”朝着“扩展拍摄的可能性”这个目标而前进。在某种意义上,全像素双核CMOSAF正是重要的里程碑。”

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