乘光而行,揭秘小米光學創新

2022年06月28日08:18

“光”是攝影中的靈魂,有人稱攝影就是“用光進行的繪畫”,而記錄光的技術——光學技術,是攝影的重要基礎。本期我們採訪了小米光學團隊,帶大家一起瞭解手機光學技術,以及背後工程師們對光學創新的所思所想。

1839年,達蓋爾銀鹽攝影術的誕生,讓人類找到了比繪畫方式更快捷的方式記錄,凝固人眼所見。此後近百年時間里,人們一直在尋求將拍攝影像的器材小型化、便捷化進行探索。可以說,相機攝影史就是一部光學創新史,而光學是攝影藝術殿堂的重要基石。

例如在1914年,奧斯卡·巴納克使用Leica原型機Ur-Leica拍攝的威茲勒(Wetzlar)小鎮的街景,照片命名為《韋次拉爾的鐵礦廣場》。這也標誌著相機走向了35mm為主的時代,攝影史上最廣為人知的照片,如經典攝影作品《勝利之吻》也是從這個時代開始。

乘光而行,揭秘小米光學創新_新浪眾測
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伴隨著時代的進步,相機從最初35mm膠片發展到了數碼相機時代,但技術的進步並未停止,在過去十年時間里,手機攝影蓬勃興起,這也讓攝影光學延伸出了全新的第二條創新曲線——手機光學。

面對相比專業相機的先天性物理限制,手機光學創新如何以空間換性能,在方寸之間展現逼近相機的光學效果,正成為整個手機行業競相爭搶的創新製高點,而中國品牌的光學創新正日益引人關注。

“僅以手機鏡頭光學舉例,現在國內企業的綜合實力越來越強,甚至已經趕超絕大多數的國外大公司。”小米相機部光學專家 YIN 說,隨著競爭日趨激烈,國內品牌每年定製的鏡頭越來越多,技術難度越來越高,由此也推動了中國手機鏡頭光學的飛躍進步。

01 拿下6項首創敢為行業先

2016年,小米相機部組建了全新的光學團隊,廣羅頂尖人才,並組建了在美國、日本、歐洲等地的海外研發團隊。這一年,小米首次遭遇創業史上的銷量滑坡危機。埋頭鑽研、苦練內功,也就成為了團隊每個人內心深處的一團火。

隨著持續的研發投入與團隊的不懈努力,小米光學團隊逐步打開了局面,近三年來他們拿下了6項行業首創和首發,敢捅天花板、敢為行業先也成為了光學團隊的最鮮明特色。

2019年2月,小米9透明至尊版首創最大光圈F1.47的7P鏡頭,支援超廣角、微距拍攝,開啟手機攝影全新視野;

2019年11月,小米CC9 Pro尊享版搭載1億像素鏡頭,並率先發佈8P鏡頭;

2019年12月,Redmi K30 5G首創行業最小前置鏡頭,實現了業界難以置信的4.38mm 小孔徑;

乘光而行,揭秘小米光學創新_新浪眾測
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2020年11月,小米開發者大會MIDC 2020首發自研的“伸縮式大光圈鏡頭”技術;

2021年3月,小米MIX Fold首發液態鏡頭,實現了長焦與微距一鏡兼顧;同期發佈的小米11Pro和Ultra首發搭載了1/1.12英吋的SamsungGN2大底傳感器,將手機CMOS尺寸推到了接近一英吋的級別。

乘光而行,揭秘小米光學創新_新浪眾測
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“小米在光學研發上的投入非常大,處在行業最前列的水準。”YIN介紹說,小米的每個光學實驗室都採購了目前最先進的光學測量設備,能夠測量各種光學鏡頭的全方位性能表現,尤其在可靠性、雜光鬼影等方面做深入測量。

乘光而行,揭秘小米光學創新_新浪眾測
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在他看來,小米光學之所以能夠做到敢為天下先,率先探索新技術、新工藝,背後最寶貴的財富是強大的研發團隊。他們都是行業頂尖級的專業,不少人在國內外各大光學廠商效力數十年,有豐富的光學理論和實際經驗,對光學、力學、流動學、機械結構、電子等領域都有全面的知識領域覆蓋。

02 角逐新時代從技術狂奔到體驗致勝

隨著近幾年手機影像技術的高速發展,從大底、鏡頭設計、鍍膜,到多主攝、變焦、防抖等各個細分領域,手機影像的光學賽道上千帆競發,角逐日趨激烈。

與傳統數碼相機不同,手機可謂看作是一個“多媒體+互聯網+通話+影像”的一個集合體,再加上手機體積的先天限制,讓手機內部空間變得“寸土寸金”,在如何保證不改變手機形態上,最大化提升手機影像能力?除了感光元件、ISP以及配套的軟件算法外,手機鏡頭的光學素質表現有著同等重要的地位。

“保證持續領先的競爭力,就需要在手機鏡頭光學性能和鏡頭功能兩方面進行提升。”YIN表示在光學性能方面,主要聚焦在鏡頭的大光圈、高解析力、低色散、消除雜散光上,而在鏡頭功能方面,要儘可能的覆蓋多焦段光學鏡頭,增加手機拍照的可玩性,滿足消費者所有拍攝需求。

對小米光學團隊而言,最重要的已不是駕熟就輕的單點突破,而是將多點的創新融會貫通,構建體驗致勝的綜合實力。

例如,在手機整個鏡頭模組不斷增加的同時,如何與大底傳感器實現更完美的匹配。在小米10 Pro中,手機主攝的影像系統採用了尺寸更大的1/1.33英吋、1.08億像素的大尺寸傳感器,小米光學團隊通過大量的測試將8P鏡頭模組與大尺寸傳感器完美匹配,而f/1.6的大光圈帶來的極高的進光量,鏡頭的光學素質也保證相機即使在1.08億全像素拍攝時,依然可以讓照片呈現出細膩的色彩層次以及豐富畫面細節。

乘光而行,揭秘小米光學創新_新浪眾測
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當下,除了主攝之外,手機多鏡頭提供不同焦段已經成為了手機的影像標配,主攝之外其他鏡頭的成像能力和畫質表現,也越來越受消費者的關注。小米光學團隊為此也在不斷拓展多焦段的用戶體驗豐富度,例如小米11 Ultra搭載了的潛望長焦鏡頭的光學素質直到現在都是頂尖水準,給用戶最好的手機長焦拍攝體驗。小米MIX FOLD上首創的液態鏡頭,將微距功能融入在長焦鏡頭裡,支援30倍變焦的同時,有著3cm的最近對焦距離,讓我們看到了長焦鏡頭的形態,也為拍攝增添了不少樂趣。

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在YIN看來,手機影像背後是一個複雜而又嚴謹的技術過程,手機成像的好壞,除了光學鏡頭素質之外,還有處理器、ISP、軟件算法、AI算法等等,多方技術的配合,才能得到一張讓用戶看起來滿意的照片。

比如,目前多鏡頭協同拍攝可以解決手機數碼變焦帶來的畫質下降難題,但處理性能的提升以及AI算法的進化,也對鏡頭品質、光學設計提出了高可靠性的新挑戰,光學工程師們需要在提升鏡頭品質的同時,儘可能降低製造公差帶來的影響。

為此,小米光學團隊研發出了一套光學系統評測軟件,以此來平衡各種因素對整個光學系統的影響到底是多少,也可以根據用戶的反饋,對各種因素加以不同的權重,來讓光學設計做相應的側重。

從技術狂奔到注重綜合體驗,同時沉澱手機光學的評價標準,小米光學創新正在為小米高端化以及移動影像的全面升級,夯實基礎、築牢根基。

03創新不止新驚喜即將到來

手機光學不斷逼近專業相機的征程,要走多遠,未來還有哪些值得期待的新突破?

在YIN看來,未來手機鏡頭的創新會在計算光學、平面光學(IR、Cover Glass、棱鏡)、幾何光學(潛望、折射)、物Ricoh學(DOE衍射原件、Mate lens、納米壓印)等多方面持續發力;同時還會在光學材料、鍍膜材料和工藝,組裝設備、製造工藝以及成本上進行突破,這些創新都將為手機攝影帶來全新的體驗。

在這場激動人心的演進浪潮中,並非每次創新都能夠捅破天花板,一舉改寫移動攝影格局,但每次創新都有它探索的意義。唯有創新不止,手機光學才能真正惠及用戶,帶來前所未有的影像體驗。

今年5月,小米宣佈與Leica達成影像戰略合作。這次合作深度空前,從光學、成像、圖像處理、體驗等智能手機影像全鏈路,實現了雙方影像能力的全面融合。對小米光學團隊而言,這是一次全新的機遇,可以與百年影像品牌一起,聯手探索手機光學的前沿領域。

乘光而行,揭秘小米光學創新_新浪眾測
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現在,小米光學團隊已經為7月新品的發佈做好了最充足的準備,光學新驚喜也將向每一位米粉呈現,敬請期待。

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