小米10至尊纪念版

相机开发者访谈

易彦小米相机部总经理
相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个阶段:
第一阶段:见山是山。
记录世界,复现真实。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、东京、圣地亚哥、班加罗尔、巴黎、坦佩雷等建立共计10所研发中心,增强影像研发实力;力邀众多行业泰斗加盟;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。近两年,小米影像以惊人的速度登上了手机相机技术的最高峰,年初的小米10 Pro在相机、视频取得全球双第一的成绩,而如今小米10至尊纪念版再一次刷新了DXOMARK的最好成绩。
第二阶段: 见山不是山。
创新影像体验,增强影像的表达力和创造性。一方面深度定制硬件和开发自研算法,在重要的画质特性上持续突破。另一方面保证画质的前提下,丰富相机的玩法, 激发创作的乐趣和高效情感表达。
第三阶段: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和共享。
苗雷小米相机部产品总监
小米影像的愿景,是打造世界第一的影像体验。小米10至尊纪念版,是小米专业影像战略的又一里程碑式作品。拥有全球手机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,在手机影像中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,将手机超动态范围水平带到全新领域;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。
侯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。
Atsushi Kobayashi 小林小米相机部光学专家
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Sensor,和一亿像素镜头相近的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。

双原生ISO Fusion

在拍照的瞬间,光线进入感光元件之前会先经过模拟信号放大器进行放大与降噪处理,再将其送至 ADC (Analog to Digital Converter,数模转换)转换为数字信号,再经过数字信号放大器,根据设定的 ISO进行数码增减。在数模转换前的模拟型号的增益就是原生ISO,而我们在手机中调整的ISO就是调整数字增益,在这个过程中所产生的信号杂质同步被放大,就产生了噪点。
高端相机目前采用了双原生ISO技术来解决高ISO下的噪点问题,有两套原生ISO电路,一套高原生ISO一套低原生ISO,正常拍摄采用低原生ISO保证图像质量,光线差时由高原生ISO减少噪点。
小米10至尊纪念版在此基础上更进一步,双原生ISO虽然可以解决高光过曝或者暗部噪点、没细节的问题,但其本质依然是“切换”,或的关系,无法同时兼顾。小米10至尊纪念版采用双原生ISO Fusion技术,通过同时拍摄高、低原生ISO两张图像,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。
通过双原生ISO Fusion技术,小米10至尊纪念版不仅可同时拥有双原生ISO在高光和暗部出色的感光性能,还能获得比双原生ISO更高的宽容度,最为重要的是,这一功能是完全由Sensor硬件端完成的,不仅适用于拍照,更可以拍摄硬件级的HDR视频。

超广角相机为什么也要7P镜头

7P镜头结构有效提升MTF、RI,降低畸变
在使用超广角镜头时,边缘暗角是普遍存在的问题,核心原因是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。
通过改变镜片曲率,重新设计镜片形态,能有效增加边缘进光量,缓解边缘画面暗角的问题,但畸变和画面扭曲更加严重,大大降低了超广角镜头的成像效果。
小米10至尊纪念版在超广角设计上进行大胆尝试,不仅增加到7P镜片,还重新设计了镜组形态和光路优化,不仅拥有良好的边缘进光量,画面边缘亮度提升避免暗角,同时边缘畸变得到有效控制,做到了相对照度和边缘畸变的良好平衡。
有效减少广角边缘光线衰减
减轻暗角问题
有效矫正广角边缘畸变