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实现高画质 EOS 5DS/EOS 5DS R开发访谈

佳能
佳能
梁爽
2015-11-24

  EOS 5DS和EOS 5DS R配备了约5060万像素的全画幅CMOS图像感应器,令分辨力达到了新的高度。单靠提升像素数是无法实现高精细、高画质图像的。在这里,让我们通过对开发人员的采访,来了解让约5060万像素得以充分发挥的各种用心之处。


采访:高桥良辅 人物摄影:加藤丈博

 

(后排左开始)
影像信息事业部 第二开发中心 白井邦宏
影像信息事业部 第二开发中心 森田浩康
(前排左开始)
影像信息事业部 第二开发中心主任研究员 内田峰雄
影像信息事业部 第二开发中心主任研究员 浦上俊史
影像信息事业部 第二事业部 主任 立花淳 

 

根据被摄体和拍摄场景选择是EOS 5DS还是EOS 5DS R

 

——请问本次两款新机型的开发理念是什么?


立花:
这两款机型都是以EOS 5D Mark III为基础开发出来的,面向的用户群是追求高分辨率的用户。EOS 5D Mark III各方面的性能都比较平衡,也得到了用户很高的评价,但是也有意见表明在像素数这一点上还存在着些许不足。佳能的开发重点并不单单在追求高像素,而是以包含高ISO感光度性能在内的相机易用性为基础,致力于扩大相机的可拍摄领域。不过为配合世界范围内日益增多的对高像素机型的需求,我们决定向市场投入本次的机型。


——关于本次机型的命名,请问其意图和目的又是什么呢?


立花:
与其说这次的相机是EOS 5D Mark III的升级版,倒不如将它定位成是EOS 5D系列中追求像素与解像感的衍生机型。因此用在同系列中按照正统升级的机型所用的标记“Mark~”就不太适用了。之所以用“S”来命名,与2002年开始销售的EOS-1Ds意思差不多,与追求速度感的EOS-1D相比EOS-1Ds为全画幅高像素的机型,这次也是类似的关系。另外这次我们还准备了消除了低通滤镜效果的机型,因为其充分地发挥了相机的分辩力,能够进一步提升解像感,故取了英文分辩率Resolution的首字母“R”来为它命名,以此来区分二者的不同之处。


——这样一来全画幅的EOS相机阵营里就增加到了5款,那么请分析一下新机型的定位以及每款机型各自所擅长的领域。


立花:
虽然每款机型各有其个性,但是其中各方面都比较均衡的就是EOS 5D Mark III了。EOS-1D X特别强化了高速•耐用•高感光度等特性,而EOS 6D的魅力是机身的小型轻量化。在这些机型当中,EOS 5DS系列 则是开拓了像素与解像感新领域的一款。佳能一直以来都以“拓展拍摄领域”为主要理念来进行新产品的开发,但是EOS系列中还缺的一块拼图就是超高像素,这次的机型弥补了这一不足,使得EOS阵营再次得到了充实。

 

 


——关于EOS 5DS与EOS 5DS R各自擅长的被摄体分别是什么?


立花:
关于这两款机型,像素已经提高到了这种程度,可以说两款机型分辨力都足够高,在分辨率上并不会有太大的差异。明确这一点再来考虑使用的场景的话,两种机型都以拍摄风景和生态为主。EOS 5DS和EOS 5DS R在低通滤镜效果上有所区别,原本低通滤镜的存在是为了减少伪色和摩尔纹,我们认为它是不可缺少的。众所周知,一般在拍摄楼房的墙面或者布料的纹理时容易出现伪色和摩尔纹现象,佳能日本官方网站上有在横滨实拍的照片。用EOS 5DS R拍摄的被摄体局部就出现了摩尔纹。虽然开发团队提示说出现了摩尔纹,但我们却还是选择把照片公开出来,就是要让大家了解低通滤镜的重要性。虽然会出现伪色及摩尔纹的现象,但是非常轻微,当用户纠结于该选择哪一款的时候,希望这样的展示可以为他们提供一些参考。

——对于佳能关于分辨力的想法我现在大致了解了。那么这两种机型都可以进行手持拍摄和抓拍吗?


立花:
基本上手持拍摄是没有问题的。但是,因为是高像素,与其他的机型相比抖动也更加明显。虽然每个人可以接受的抖动范围不尽相同,但是在手持拍摄的时候还是将快门速度比平时设高一些会比较好,另外使用三脚架肯定会更安心。在这次研发刚开始的阶段,我最先对开发团队提的要求就是“希望减少相机内部产生的抖动”。关于手抖动,可以提高快门速度或是使用具备手抖动补偿机构IS影像感应器的镜头等,一般用户还是有方法应对的。但是相机自身产生的抖动如果相机厂商不能想出办法,用户基本是束手无策的。关于这一点,我们进行了充分的应对。在我们的宣传册上登载的照片,是在直升飞机上进行的航拍,拍摄者的技艺高超确实是一大因素,但是也说明了用这款相机手持拍摄也确实可以达到这种效果。


——就是说这次的机型并不是三脚架专用机型。


立花:
是这样的。否则也不能称其为EOS了。希望大家能够理解,我们生产的并不是中画幅相机。


——那么这两款相机除了低通滤镜之外,其他配置都是一样的吗?


立花:
完全一样。除了消除低通滤镜效果之外再无其他差别。要说有区别还有就是机身标识和背带上的机型名了吧。

 


——那么在为这两款相机搭配镜头时,用户需要注意的有哪些呢?


立花:
我想各位用已有的EF镜头就已经可以感受到足够高的解像感了。但是从相机的角度来说当然还是配备分辨力高的镜头成像效果会越好。这并不是单指EOS 5DS和EOS 5DS R,而是适用于所有EOS机型。

 

 

为了发挥5000万像素级别的威力用心之处随处可见

 

——本次的机型搭载了双DIGIC 6数字影像处理器,请分析一下技术、性能及功能上由此引发了怎样的提升。


内田:
通过向双DIGIC 6的升级,基本性能得到了提升。虽然最高连拍张数为约5张/秒,但是在约5000万像素下这一连拍速度所产生的数据量已经非常庞大了,可以说如果没有DIGIC 6是无法达到这一速度的。不仅数字影像处理器,包括前端处理电路在内的整体系统设计,也大幅地进行了处理性能的提升。


——关于在约5000万像素下进行约5张/秒连拍,是考虑到了语意上的双关吗?


立花:
是呀,因为是“5”D嘛。不开玩笑了,其实这是事业部的领导一直坚持的一点,最初听开发团队说达到约4张/秒已经是极限了的时候,他们认为这样是不行的。
内田:为此我们可是大伤脑筋,中途有好几次都想就此放弃了。如果不是重新思考速度上的瓶颈的话,这一规格参数是无论如何都无法达成的。虽然谈不上是固件设计的全部,但是相当一部分都做了重新修改。另外,因为像素提升到了约5000万,与EOS 5D Mark III相比像素间距就变得更小了,在这种情况下要保证一定的感光度性能也可以说是数字影像处理器的功劳。

 

 

——听说这次追加了名为精致细节的新照片风格,请问与以往的照片风格相比,有哪些不同点呢?


白井:如字面所述,所谓精致细节就是重视表现细节部分的照片风格。与标准模式的锐度相比,精致细节的锐度设置更加细腻一些,标准模式下会加粗物体的轮廓线以强调锐度,一眼看上去解像感很高,但是被摄体细节部分的锐度就不好加了。而精致细节下被摄体的细节部分也能增加锐度,轮廓的强调通过比较细的线条来获得,使得被摄体的质感表现得更细腻。同时相比标准模式稍微减弱了对比度,更好地还原高光部的层次。在色彩倾向是以标准模式的色彩为基础,拍完之后不用再行色彩调整即可直接使用。

 


——在锐度设置中有“精细度”、“强度”、“临界值”3个参数,请简明易懂地为我们进行一下说明。


白井:“强度”从图像处理的角度来讲就是改变锐度调整的影响范围的一个参数。可以说是决定锐度的调节对图像的哪些部分产生影响,将强度升高,则影响范围增大,画面整体的对比度也增强了。也就是说,在第一眼看上去时画面是否有强弱感的这一点上,“强度”参数有很大的影响。接下来说一下“精细度”,这是直接关系到轮廓线粗细的参数。将精细度的水平下调的话,轮廓线也会相应的变细,而反过来将水平上调的话就会更加强调物体的边缘,轮廓线也会加粗。在想要强调物体轮廓的时候可以选择后者,但是想要表现被摄物体的细节部分的时候就可以将水平调低。

 

——那么关于“临界值”,这是最难理解的一项。


白井:“临界值”就是用来决定锐度处理时认定为轮廓线的范围。就是说,它负责决定物体的边缘到哪里。将临界值数值越小,被看做边缘的部分就变小,从而可以对细节部分进行锐度处理,使图像更加精细。但是在高感光度下拍摄时,如果数值调得过小会导致图像中的噪点也被看成边缘,产生强化噪点的视觉效果。这一点需要注意。


——我还想了解新型图像感应器的特点。包括如何实现了约5000万像素在内的各种提升之处,请给我们进行一下分析。


内田:这次我们首次尝试开发了能够在全画幅相机上实现约5000万像素的图像感应器。首当其冲的问题就是像素间距变小,为了提高聚光率,采用了新的精细加工工艺,将光线的通路扩大,使相机可以尽可能多地采光。在采用无间隙微透镜的同时,还使用了高性能光电二极管将光信号高效地转化成电子信号,同时在像素内部的晶体管上也投入了新的技术。除了以上这些有关聚光与信号方面的技术之外,为了将约5000万像素产生的庞大数据用约5张/秒的速度进行传送,我们还实施了16通道的数据读取。用4个模拟/数码转换前端模组来接收数据,通过数码前端模组向双DIGIC 6进行数据传输。

 


——与EOS 5D Mark III相比,两款新机型在像素数量方面直接提高了两倍,技术上的关键突破在哪方面呢?


内田:当然首先在于读取数据的通道数。这次可以说硬拼达到了16通道的数据读取。然后,图像数据通过数码前端模组整合到一起,再分配给两块DIGIC 6数字影像处理器,在如何将大量的数据高速传输方面,凝结着我们的技术成果。

 


——那么如果将数码前端模组也从一个提高到两个,进行并行处理,是不是也能提高处理速度呢?


内田:当然有这样的可能性,不过如果增加芯片的数量,会对造价和重量有影响。而且最大的困难在于,短片拍摄时会增加耗电及散热负担,如何在提高处理速度的同时不增加耗电才是关键。


——是不是可以说16通道数据读取与8通道相比有着天壤之别?


内田:打个比方来说就是积小流而成江海的感觉。怎样分流数据是技术上的关键。硬件方面实现16通道读取并不十分困难,如何分流数据信号以及抑制耗电才最令我们感到头痛。而且在高速读取数据的同时控制噪点方面同样利用了我们自己的技术成果。


——与2000万像素的机型相比,成像上的差距主要体现在哪方面呢?


白井:在研发过程中,我们和EOS 5D Mark III作了一些比较性的试拍,还是高像素能够获得更具立体感的成像。毕竟是2000万像素与5000万像素的差距,成像上的差距还是很明显的。在EOS 5D Mark III会丧失细节的部分,EOS 5DS系列都能清晰呈现。在我看来,正是这一优势在画面上的叠加才形成了更具立体感的效果。


——我对消除低通滤镜方面有一些疑问,你们是用什么方法消除掉低通滤镜效果的?


浦上:低通滤镜的作用是抑制高频光波的分辨力,从而降低伪色和摩尔纹,所以EOS 5DS与其他的EOS机型一样配备了低通滤镜。但是与其他EOS机型相比,EOS 5DS减弱了低通滤镜效果,从而能获得匹配5000万级别的分辨力。EOS 5DS R的低通滤镜虽说与其他EOS机型一样将光从一束分为两束,但最终又将两束光合到一点,从而获得了相当于无低通滤镜的效果。利用晶体的异向性双折射现象,切割时按照将两束光合为一点的晶体方向来切割晶面。虽说会有些许的误差,但最终的还原率大致能达到100%。


——也就是说通过第2枚低通滤镜进行还原,除此之外是不是就和其他机型结构相同了?


浦上:严格来说并非如此,普通的第1枚低通滤镜采用的是水平分光,而EOS 5DS R应用的是垂直分光。由于晶体的双折射效应而分离的两束光分别称作寻常光和非常光。寻常光直接穿过晶体,而非常光会因晶体结构的关系发生垂直或水平方向的折射。EOS 5DS R通过按方向切割,获得能产生适当双折射效果的晶片,使得分离的非常光能重新和寻常光合二为一。


——大概了解原理了,但非常光是如何返回到原来的位置呢?


浦上:低通滤镜的材质是晶体,光线的再次合一利用了晶体的双折射效应。刚才说过,由于晶体的结晶方向,光线分成了寻常光和非常光。和将一束光分为两束一样,通过调节结晶方向同样可以将分开的像再次还原。

 

 

——在提高像素的同时,自动对焦系统方面有没有什么升级呢?


浦上:依然沿袭了EOS 5D Mark III的自动对焦系统。不过因为这次搭载了15万像素RGB+红外 测光感应器,EOS iTR AF(智能追踪与识别自动对焦)令追踪被摄体的能力有了提高。

 


——既然自动对焦系统并没有什么变化,那么是不是可以说EOS 5D Mark III的系统已经足够用了?


浦上:正是如此。无论是EOS 5D Mark III还是EOS 5DS系列 ,都能在焦平面上成像。只要能保持对焦的精度,即便提高像素也同样可以胜任。本来这款自动对焦感应器的测距性能就很不错,搭配EOS 5DS系列是够用的。


——拥有约5000万像素的同时竟能达到令人吃惊的最高约5张/秒的连拍速度,在哪方面特别花了心思呢?


浦上:不仅限于这两款机型,从固件方面来看,图像感应器获取的信息经过影像处理器的处理,改变文件形式并储存到存储卡中,这一整套系统的运行需要十分的流畅。这次固件第一次需要处理高达5000万像素的庞大数据,比如两块DIGIC 6数字影像处理器之间的数据交换,我们在固件处理的很多方面颇费了心思。

 

——下面是关于反光镜振动控制系统的问题,这个系统和之前的有什么区别呢?


浦上:最初开发这款相机的时候,我们就把尽量抑制机内抖动当作目标。为了抑制机内抖动,减弱反光镜驱动部件的惯性和反光镜弹起时的冲击力十分必要。我们由EOS 7D Mark II的反光镜制动系统得到了启发。在有限的电力下达到约10张/秒的连拍速度,EOS 7D Mark II的反光镜是直接由马达驱动的,我们从中参考了一部分设计。但在EOS 7D Mark II的系统中有各种为了达到高速连拍而设计的部件,不可能直接挪用过来。针对EOS 5DS系列 进行了优化及简化。而且我们还开发了使用凸轮升反光镜,小凸轮降反光镜的新系统。减小凸轮尺寸重量自然会更轻,运动时的惯性也会更小。

 

——也就是说虽然两者都使用凸轮,但使用目的却是不同的?


浦上:对,并不会像EOS 7D Mark II的那样花哨,结构是相当简单呢(笑)。但是马达动作直接反应为反光镜动作,从而更容易地制动这一点是一样的。特别是这次两款机型的设计,缓和了升起反光镜时对制动部件的撞击。如果是弹簧弹起反光镜的方式,冲击力会很强,但新开发的这种系统,可以控制反光镜的速度,与原来的弹簧式相比冲击力变小了。


——仅由马达驱动反光镜,不会增加电池耗电吗?


浦上:如果使用弹簧,还需要压缩弹簧来驱动反光镜,这就要增加不少负荷。这次的系统没有了这方面的负荷,也就是说由马达直接驱动也能抑制耗电。

 


——一般来说相机的像素越高,机身抖动的影响就会越明显。是不是仅通过提高快门速度就能解决问题?


浦上:提高快门速度确实可以解决抖动的问题,但是并非任何时候都可以使用高速快门。当拍摄夜景或者需要收缩光圈的时候快门速度会偏低。比如新开发的反光镜振动控制系统,我们想出了诸多解决办法。

 


——以焦距为基准,安全快门大概多少呢?


浦上:完全就个人意见来看,我觉得快门速度比1/焦距提高一级,大致就不会有什么问题了。但是拍摄的时候难免会有轻微的手抖动,所以推荐将相机固定在三脚架上拍摄。明确地确定一个标准很难,前面给出的快门速度仅当作参考就可以了。


——新增加的手动设置快门延时功能有什么优点呢?


浦上:这个系统是我们机构设计小组的提案。这次为了抑制相机抖动,我们下了很大的工夫。用户实拍的时候,三脚架的稳定性和焦距之类的因素并不能完全确定。我们觉得低速快门拍摄的同时能抑制抖动的窍门就在于自己设置快门延时了。可设置释放快门后多长时间释放快门,由此可等待反光镜升起时产生的振动平息后再拍,在使用稳定性不高的三脚架或远摄镜头时会起作用。


——为了抑制相机抖动,机身构造和材质方面有哪些改进呢?


浦上:机身框架的材料中加入了玻璃纤维,增加玻璃纤维的含量可以提高材料的强度。而且,除了相机底盘采用了加厚的不锈钢之外,我们也改进了三脚架连接部的结构。三脚架连接部采用金属块,强度也更高。

 

——接下来请介绍一下裁切拍摄功能的使用方法吧。


立花:使用这项功能可以达到加强远摄的效果,还有就是可以让自动对焦点在画面内的分布范围相对变广。之前很多人都提出希望拓宽自动对焦范围,但由于相差检测自动对焦构造上的原因,拓宽自动对焦范围并不太容易。而使用裁切拍摄等于相对变相增加了自动对焦的覆盖范围,使构图更加自由。为我们拍摄样张的摄影师对它的评价也很好,像素数足够高,即便裁切后画质也足够。


——自定义速控是什么功能呢?


立花:这是应用户要求而设计的功能。有些用户反映速控画面上有不常用的项目而一些常用的却没有,于是我们增加了自定义速控的功能。比如满足了一些用户希望显示日期时间的愿望,让不同用户都能使用起来更加顺手。


——对照EOS 5D Mark III,请谈一谈短片拍摄功能方面的改进。


森田:比如配备了短片伺服自动对焦功能等,基本算是正常升级。我觉得最大的改进在“延时短片”上,等于是拍摄静止图像,然后在相机上进行显像。调整尺寸后以All-I格式保存为短片。


——为什么EOS 5DS系列沿用了EOS 5D Mark III的设计?


浦上:一大的理由是为了表示和EOS 5D Mark III是同一个系列,设计变化太大就不像EOS 5D系列了。但这两款机型在EOS系列中像素最高,是很特别的机型,所以机顶部分设计得更坚实有力些,佳能的标志也稍微大一些,并不会完全和EOS 5D Mark III相同。另外,模式转盘及上面的标记也不再是印刷的,而是电铸而成,体现出高品质和拥有的满足感。


——最后请总结一下吧。


立花:这两款机型拥有EOS系列中最高的超过5000万像素的高画质,伴随而来的也有诸多性能上的升级。并非仅仅是给EOS 5D Mark III换了个图像感应器,非常值得期待。


——感谢大家在百忙之中接受采访

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