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影像品鉴会:揭秘小米10至尊纪念版背后的研发之路

小米手机 小米手机 2022-06-10
小米影像的愿景,是打造世界一流的影像体验。

8月11日小米10至尊纪念版正式发布,120倍超长焦镜头,它是迄今为止,小米手机变焦最远的潜望式镜头!凭借出色的拍照能力,小米10至尊纪念版DXOMARK相机总分130,再次登顶,取得全球第一名。

DXOMARK总分排名第一,绝不是一件简单的事情。今天,我们在北京召开了一场「小米10至尊纪念版影像品鉴会」,诚邀影像领域媒体与大咖,为大家分享小米10至尊纪念版背后的影像研发之路。


易彦小米相机部总经理


手机摄影将来不仅仅是记录影像,表达情感,还可以分析世界,创造虚拟世界,共享美好生活。基于这样的理念小米影像发展分为“三步走”:

第一步:见山是山
记录世界,复现真实。第一步就是把基础画质做好,达到世界一流阵营水平。为了实现这一目标,我们首先建立完善的影像评价体系,严把质量关。其次在北京、上海、深圳、南京,以及东京、圣地亚哥、班加罗尔、巴黎、坦佩雷等地建立共计10所研发中心,并力邀众多行业泰斗加盟,增强影像研发实力。建立完善的影像产品开发流程和机制,提升影像基础画质和体验。
第二步:见山不是山
创新影像体验,增强影像的表达力和创造性。即使拍完照片后,对效果不满意,我们也可以通过深度定制硬件和开发自研算法,去加持和还原出你想要的效果。另外,在保证画质的前提下,丰富相机的玩法, 激发创作的乐趣和高效情感表达。 

第三步:见山还是山
理解世界,创造世界和美好生活共享。突破现有的硬件和算法的局限,持续投入影像的软硬件创新。可以预见,未来手机影像将会实现现实世界和虚拟世界的结合与共享。




苗雷

小米相机部产品总监




米10至尊纪念版,是小米专业影像战略的又一里程碑式作品。


它拥有小米变焦最远的潜望式超长焦镜头,高达120倍;定制主摄采用了行业中少有的1/1.32英寸型超大底、超大像素传感器,首次实现了硬件双原生ISO Fusion超动态技术和芯片级单帧逐行HDR技术;专业8K电影相机,支持主摄和超长焦两颗镜头,并有Log模式、导演模式、多镜同开等诸多专业功能。
「专业」是小米影像的战略目标,将顶尖的影像技术融于手机拍照之中,并服务全球亿万手机用户,降低专业摄影的门槛是驱动小米影像不断自我突破的核心动力。




候鍁錩

小米相机部光学专家




小米10至尊纪念版的超高规格相机对光学结构设计带来了巨大的挑战,我们采用了行业罕见的8P镜头,将1/1.32英寸主摄传感器带来的各项光学像差收敛到比较理想的水平。镜头的组装良率与镜片数成反比,随着镜头片数增加,镜头组装的难度成倍提高,这对量产带来了非常巨大的挑战。


120倍变焦采用了大底的IMX 586模组,即使采用潜望结构也超过了机身厚度。为了降低模组厚度,将镜片无用的区域进行上下裁切,整体进行了D-CUT。但由于镜片都被裁切成跑道型,多镜片之间的光轴校准就变得异常困难,传统利用相机模组外壁的被动式光轴对齐已经无法满足光学需求。我们通过反复研究实验,采用主动光轴校准技术,成功克服了上下切边镜头组装问题,确保光学性能。


超广角镜头边缘暗角和畸变是与生俱来的缺陷,为了给用户提供更好的广角体验,我们在超广角设计上又一次做了大胆尝试,常规6P镜片画面边缘能进入感光元件的有效光线太少,画面亮度过低,造成边缘暗角。通过改良镜片曲率,虽然提升了边缘区域的有效进光量,但随之而来却加剧了畸变的问题。


小米10至尊纪念版采用了特殊的7P镜片设计,不断优化镜片组合、镜片曲率和光路设计,不仅让边缘有效进光量得到提升,还让边缘畸变控制在可接受范围内,解决了超广角镜头边缘暗角、解析力下降和畸变严重的问题,让128°的超广角镜头也能拥有高解析力和低畸变。




小林 Atsushi Kobayashi 

小米相机部Sensor专家




在小米10至尊纪念版上,我们采用了定制的大底大像素镜头,几乎是目前最旗舰的4800万手机Sensor,比一亿像素镜头更大的1/1.32英寸大底,单个像素的Pixel Size高达1.2μm,大大提升整体的感光能力,通过像素4 in 1技术合成2.4μm的超大像素,动态范围相较1.2μm动态范围提升至4倍,甚至比原生2.4μm的动态范围还要高1倍。


高端相机目前采用了双原生ISO技术,让照片获得更高的SNR(信噪比),缓解噪点问题。Sensor内部有两套原生ISO电路,正常拍摄采用低感光电路,光线差时由高感光电路保证暗部信息。小米10至尊纪念版定将双原生ISO的优势进一步挖掘,不仅要获得更高的SNR,还要能够拍摄更高动态范围的场景。


通过同时拍摄高、低原生ISO两张图像,将两张照片在Sensor内部进行融合,合成为一张动态范围更大、宽容度更好、噪点控制优秀的超动态照片。在拍摄大光比场景时可以较好的表现高光的细节,同时保留暗部的信息,大幅度减少大光比场景的细节损失。


更为重要的是,这些都是在Sensor内部直接完成的,这就意味着双原生ISO Fusion不仅在拍照有效,更能在视频拍摄时获得高动态范围的HDR视频。


此外,这颗定制主摄还支持单帧逐行HDR技术(Stagger HDR),可以获得比双原生ISO Fusion更高的动态范围。通过三组读出电路逐行依次进行长、中、短曝光,就避免传统3帧合成HDR的等待时间,有效降低HDR拍摄时的鬼影问题。双原生ISO Fusion适用于照片和视频,而单帧逐行HDR仅适用于照片,但是可以获得更极致的动态范围表现。



为什么小米10至尊纪念版能够取得DXOMARK总分第一的好成绩?其实它有非常多厉害的技术。


双原生ISO Fusion

与专业摄影机同款的超动态技术


ISO感光度是CMOS图像感应器对光线的敏感度,手机普遍采用电子信号放大增益技术,与ISO数值相对应的是电子信号放大增益值。数字增益虽说可以起到信号放大作用,但随之也带来了更多的杂质信号,这也就是为什么当很多高ISO值时虽然画面提亮但噪点也随之增多,画面显得不够纯净。


双原生ISO相当于有两套原生ISO电路,一套高感一套低感。这样可以在光线好时有低感原生ISO保证图像质量,光线差时有高感原生ISO保证图像质量。



然而双原生ISO虽然可以解决暗光噪点的问题,但目前其核心还是两路ISO信号相互切换,也就是“或”的关系,无法同时兼顾。要想获得一张超动态照片,双原生ISO融合就显得势在必行。


小米10 至尊纪念版的「双原生ISO Fusion技术」,在拍摄一张大光比照片时,可利用双原生ISO分别成像两张,低原生ISO获得高光不过曝低噪点的照片,高原生ISO获得暗处细节丰富低噪点的照片,将两张照片合成为一张动态范围更大、宽容度更好、噪点控制优秀的超动态照片。



单帧逐行HDR技术

一帧时间完成长中短三次曝光


小米10 至尊纪念版还支持单帧逐行HDR技术,不仅可以拍摄更大动态范围场景,还可以有效降低HDR照片的鬼影问题。


传统的 HDR 拍照技术,需要对同一个场景拍摄三帧画面,然后合成为一张 HDR 照片。先逐行长曝光,再逐行中曝光,最后逐行短曝光。只有当所有曝光都完成后,才会由一组读出电路输出整帧画面,这就相当于一张HDR图像需要耗费三帧画面时间。

 

这种做法使得 HDR 照片的拍摄时间更长。因此在拍摄高速运动物体时,由于物体在三帧曝光的时间中可能出现在不同位置,导致合成时出现鬼影。


小米10至尊纪念版采用的芯片级单帧逐行HDR技术则不再以帧为单位输出,而是以行为单位输出。也就是说,每一行都由三组读出电路分别处理短中长这三次曝光。


也就是说,每一行都由三组读出电路分别处理短中长这三次曝光,原本三帧曝光时间现在几乎只需要单帧时间即可合成了一张 HDR图像,合成速度更快,有效减轻了鬼影的出现,也可以获得更高的动态范围。


128度防畸变超广角镜头

彻底解决边缘进光量和畸变难题


超广角镜头边缘暗角和畸变是与生俱来的缺陷,为了给用户提供更好的广角体验,我们在超广角设计上又一次做了大胆尝试,常规6P镜片画面边缘能进入感光元件的有效光线太少,画面亮度过低,造成边缘暗角。通过改良镜片曲率,虽然提升了边缘区域的有效进光量,但随之加剧了边缘畸变的问题。



小米10至尊纪念版采用了特殊的7P镜片设计,不断优化镜片组合、镜片曲率和光路设计,不仅让边缘有效进光量得到提升,还让边缘畸变控制在可接受范围内,解决了超广角镜头边缘暗角、解析力下降和畸变严重的问题,让128°的超广角镜头也能拥有高解析力和低畸变。



为什么你的手机总拍不好暗光细节?点下图带你深入了解。



这就是小米10至尊纪念版,我们最自豪的一部作品!还有更多新科技、新体验、新设计等你来发现。





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