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想你所想不到 展望15年后15大影像技術

發布日期:2014-5-20 21:51:10 瀏覽次數:1098

 想你所想不到 展望15年后15大影像技術

文章來源:http://dcdv.zol.com.cn/454/4543402_all.html#p4549983

     關于數碼相機15年的話題其實我們已經說得夠多了,對于過去的15年來說,真正留下的其實是對于過去無盡的懷念,畢竟這15年里邊有至少50%的時間數碼相機都是在各種不成熟當中摸爬滾打進步,所以說在今天的文章里,筆者將會和大家一起暢想一下未來15年的變化,就請大家先睹為快。

從之前15年變化看未來15年發展

    數碼相機的前15年發展可以說非常非常的不均衡,因為這種不均衡所以才造就了數碼相機這幾年的飛速發展。隨著這些不均衡的日子過去,很顯然數碼相機下一步的發展方向就是讓自己不在局限在相機這個領域,也就讓數碼相機更加更加的多媒體化。

影像技術應用之廣無需筆者多言 比如用在汽車后視鏡的攝像頭

 

當然了,畫質發展仍然是數碼相機未來的主題,不過目前數碼相機的畫質進步已經進入了一個瓶頸期,最主要是光電轉換效率已經難以提高,所以想要提高畫質一定要嘗試改變著我們以往的設計,這也不是一件容易的事兒。總而來說,未來數碼相機的發展比我們想象中的要開放的多,所以在今天的文章當中,筆者也和大家暢想一下在未來15年大放異彩的15個數碼影像技術。

多色彩類拜耳濾鏡

4色傳感器與4色LED燈相仿 最大的好處就是白色像素會帶來更高的光效率

 

對于相機來說,畫質不斷改進是所有人的訴求,而改善畫質的最根本之處就在于改善傳感器。傳感器經過這么多年的進步,感光材料等等方面的結構都有了不小的發展,而且已經呈現無法突破物理定律的情況,所以人們就會逐步把進步的眼光放在那些改變很小的東西上,比如拜耳濾鏡。經過這么多年的發展,拜耳濾鏡仍然保持著初始的3種濾色波段沒有太大的變化,對于光線的阻隔也仍然在接近70%的數字,增加拜耳濾鏡的透光率絕對是未來傳感器的重要進步點之一。不過由于物理上的諸多限制,想要改變透光率只能變換色彩或者增加顏色,所以在未來我們一定會看到更多絢麗多彩的傳感器排布。

 

發展現狀:仍然處于一個嘗試性階段

未來趨勢:很有可能徹底替代傳統拜耳濾鏡

 

多層傳感器

適馬所一直推崇的X3結構雖然有著他的固有缺陷 但是畫質表現還是非常的不錯

 

不過拜耳濾鏡不是全部,目前的第2套方案就是采用多層傳感器,目前可以看到的自然就是適馬Sigma的X3傳感器方案了。不過X3方案本身有一個硬傷,那就是位于畫面第3層的“紅色”部分信噪比只有首層的5分之1乃至于更少。不過X3是一個非常極限的多層方案,在短時間內X3傳感器的改進仍然是停留在未來的多層傳感器主要趨勢應該是2層傳感器加上類拜耳結構,通過2層+色彩濾鏡甚至單獨亮度采樣的方式來達到更好的畫質表現。

 

發展現狀:擁有具備明顯缺憾的零售品

未來趨勢:將會逐步替代拜耳濾鏡結構

 

單眼3D

三星這一枚45/1.8的鏡頭很好的實現了單鏡頭3D功能 當然畫質和光圈都有所損失

 

人眼的最大特點就是看到的東西都是3D,而目前的相機所有拍攝出來的畫面則都是平面的,目前想要拍攝出3D的畫面最簡單的辦法就是仿照人眼使用2套完全相同的成像系統,這種設計的確在效果上沒有任何問題,不過有多麻煩也不需要筆者贅述了。未來的3D畫面應該是采用類似隔行(隔列)的采樣技術,在鏡頭后部或者傳感器前部加入特殊的光學濾鏡,然后只損失50%的單向分辨率實現比較逼真的3D效果。目前只有三星的45/1.8鏡頭采用了類似思路,不過顯然此類方案的發展潛力巨大,值得我們期待。

 

發展現狀:零售品已經開始嘗試 畫質和光圈有明顯損失

未來趨勢:絕大多數3D產品都會采用這種結構設計

 

高分子光學材料

玻璃最大的優勢就是透明 不過高分子材料也足以實現這一點 所以玻璃的優勢不大了

 

光學材料的進步一直是整個光學體系的進步,不過光學材料的發展史前邊90%絲毫找不見有機化學的蹤影,哪怕出現了一些新興有機材料,多半也會被干脆利落的打上“便于生產”、“品質低劣”等等形容詞。不過既然是商業行為,成本一定是一個非常重要的參數,使用高分子材料制成的雙面非球面鏡要比傳統光學玻璃低十數倍之多,這也促進了高分子光學材料的迅速普及。目前高分子光學材料的性能正在飛速發展,而稀土金屬以及相關原料的價格不斷上升,未來高分子光學材料一定會應用的更加廣泛。

 

發展現狀:已經有大量不追求極限分辨率的光學設備采用高分子材料

未來趨勢:高分子材料將會成為使用最多的光學材料

光場相機與后對焦

今天的光場相機要多爛有多爛 但是未來未必如此

 

筆者因為“喪心病狂”批判光場相機已經被很多人批判的相當無聊了,但是筆者如此批判光場相機的理由非常簡單,那就是光場相機給我們帶來了數以千倍乃至于數以萬倍于傳統數碼相機的數據量,以目前的技術水平和處理能力,這是絕不可能完成的數字,不過如果我們放眼未來15年,數碼相機運算能力的發展至少是500倍,甚至有可能是5000倍,到時候處理光場信息就沒有太大問題了,這樣真正意義上的先拍照后對焦也會在那個年代實現。

 

發展現狀:已經有畫質損失極其嚴重的光場相機出現

未來趨勢:可以擁有匹敵普通數碼相機的光場相機出現

 

廣域網互聯與共享發布

如今相機與手機的界限越來越淺 就是因為大家在互聯方面的需求

 

其實這個東西說白了就是目前我們大家總說的4G網絡,目前的相機系統一直處于一個比較封閉的狀態,這種封閉不僅在內部軟件當中,也包括了互聯系統等等。目前三星已經開始嘗試讓相機接入網絡,不過卻是使用將相機模塊嵌入安卓系統的這一做法,這種做法雖然切實可行,但是這樣的產品核心并不是相機,而是那套安卓系統。相機在機內相機加入一整套可以擴展的軟件接口,同時引入獨立的WiFi以及4G網絡支持絕對會是未來的發展趨勢。

 

發展現狀:已經有采用安卓系統的相機出現

未來趨勢:互聯功能將是未來主流數碼相機的必備品

 

無損視頻壓縮

索尼在AX100E上帶來的XAVC最新簡化版編碼 很大程度上提高了畫質表現

 

無損視頻壓縮其實很早就以前就出現過了,不過發展到今天仍然都沒有普及,出現這種情況的根本原因在于一般的視頻拍攝設備,運算能力比較不錯,但是存儲速度和存儲空間相對比較少。實際上目前視頻畫質的第一損失還是在于壓縮,很多設備所拍攝的1080p視頻,實際分辨率是在720p以下的。隨著存儲性能和運算性能的提升,不斷改進后的視頻算法一定可以給我們帶來更為清晰的畫質體驗。

 

發展現狀:只有專業級設備才會提供接近理論分辨率的視頻效果

未來趨勢:隨著編碼和采樣的改進以后所有產品都可以達到類似效果

 

無線視頻傳輸

如今的無線視頻傳輸仍然需要這樣龐大的設備才能保證足夠的畫質以及流暢度

 

無線傳輸已經成為了目前的熱點,即拍即傳對于現在的技術來說也沒有什么實際上的難度,不過取景方面的視頻傳輸仍然非常困難,不僅分辨率偏低,而且具備很高的延遲和卡頓。從目前的趨勢來看,使用WiFi進行無線傳輸將會是很長時間不會變化的思路,而目前的5GHz頻段可以有效避免干擾,802.11ac標準也可以達到接近300Mbps的實際傳輸率,不需要經過太久時間,我們就可可以以1080p乃至于更高的分辨率直接觀看相機取景的畫面了。

 

發展現狀:諸多相機都擁有使用WiFi傳輸取景畫面的能力

未來趨勢:無線取景將會擁有類似于有線取景的優秀畫質和超低延遲

冗余傳感器與可變畫面比

諾基亞808雖然是一臺手機 但是仍然具備了傳一定程度的傳感器冗余

 

冗余傳感器技術其實已經出現一段時間了,不過當時只是用在了比較小的范圍內,最多也就是從3:2的畫幅到16:9的畫幅沒有損失而已。隨著影像行業的發展,鏡頭與傳感器的價格比正在不斷的傾斜,今后鏡頭會占據更高的成本,而且鏡頭也是主要限制體積的因素,在這樣的環境下,各大廠商都會盡可能的保證鏡頭利用率,自然也會生產恰好大于像場(比如135相機使用36mm×36mm的CMOS)的傳感器,這樣可以讓任何比例的剪裁都不損失鏡頭,同時也可以讓畫面在不改變持握姿勢的前提下進行橫豎切換。

 

發展現狀:已經有不少相機傳感器留出冗余對應小幅度的比例變化

未來趨勢:未來注重體積的設備會用全冗余傳感器來滿足所有比例 包括豎拍等等

 

多幀合成

哈蘇H5D-200ms的確使用了多幀合成技術達成了2億像素這個不可想象的數字

 

 多幀合成技術的歷史恐怕是堪比整個數碼相機歷史的,不過目前并沒有太多的廠商對這個技術感興趣,能看到比較成熟的方案只有哈蘇的H5D-200ms和索尼的系列機型,前者依靠多次曝光來增加分辨率,而后者則是通過多次曝光來減少隨機噪點,提高高感畫質。當然了多次曝光有一個很嚴重的問題,那就是相機在拍攝時本身不能移動,如果移動會損失非常多的東西,不過未來的多次曝光可以依賴超高的采樣效率獲得不錯的畫質,當然這都是后話了。

 

發展現狀:已經出現了不少采用多幀合并達到更好畫質的方案

未來趨勢:多幀合成技術將成為應對極限情況的必然選擇

 

無時滯電子取景器

電子取景器經過很長時間的發展 終于開始呈現了替代光學取景器的趨勢

 

電子取景器EVF的出現已經有了相當長的時間,不過最近這段時間還是有了不少的進步,這些進步的起點還是在于OLED材質的普及,OLED作為一種自發光面板,可以說已經消除了取景器本身的延遲,再加上OLED的超廣色域設計,讓電子取景器EVF的效果更佳優秀。當然想要讓電子取景器沒有時滯非常困難,因為時滯這個東西最大的原因還是在于傳感器采樣與處理的延時,雖然說完全沒有時滯基本不可能,但是經過一段的時間的發展,相信取景器的綜合時滯可以控制在0.02s的數字,這樣的數字對于人眼來說已經不是什么需要在意的東西了,自然也就姑且認為沒有時滯了。

 

發展現狀:電子取景器已經解決了自身的延遲問題 但是環節前后的延遲仍然沒有解決

未來趨勢:電子取景器一定可以達到超越人眼的延遲數字

 

液態鏡頭技術

液態鏡頭在不同的環境下 可以實現不一樣的畫面表現

 

液態鏡頭這個可以說是很多人的夢想,畢竟對于傳統光學材料來說,改變形狀是一件幾乎不可能的事情,但是如果光學材料本身是液態,就存在著改變基本形態的可能性不是嘛?不過目前擺在液態鏡頭面前的問題還是非常非常的多,比如液態光學材料本身的光學性能并不算優秀,而且一方面想要讓這些“液體”暫時維持某種狀態并不容易,另一方面想讓這些“液體”有足夠多的變化也不容易,所以說液態鏡頭的未來真的很遙遠,但是也許有一天他會成為現實。

 

發展現狀:液態鏡頭仍然停留在實驗室當中

未來趨勢:液體鏡頭一定會成為縮小鏡頭尺寸的必備品

相機機內校色

目前相機想要實現較色 還是要依靠計算機做后期處理

 

色彩管理一直是很多人非常在意的點,畢竟色彩的準確對于很多人來說還是有意義的,不過目前所有的相機都擁有內置的一套完整GAMMA曲線,想要進行較色也只能在拍攝RAW文件的基礎上進行部分調整。不過正是由于相機具備這樣的一個特點,所以說只要我們改變GAMMA曲線,就可以實現較色的效果,只要廠商愿意開放自定義GAMMA曲線這一功能,以及留出完整的曲線采集流程,就可以很好的讓相機拍攝出來的色彩可以與真實情況盡可能的相近。

 

發展現狀:目前所有相機內部并不具備齊全的較色功能

未來趨勢:相機內部一定會擁有完整的較色功能和配套附件

 

可控色溫閃光燈技術

iPhone5S的雙色LED閃光燈技術的確給傳統相機廠商帶來了不少啟示

 

可控色溫閃光燈如果說有還是有的,最起碼所有的專業閃光燈都給我們留下了一套非常完整的濾色片體系。不過歸根到底這些濾色片只能給我們創造盡可能相似的色溫,根本做不到所謂的精確調節。不過iPhone5s的出現其實給我們帶來了另一個思路,那就是通過調節兩種可以互補顏色燈頭的功率,實際上可以做到色溫的精確調節。這一技術關鍵點還是自傲與對于燈頭顏色的控制能否達到我們預想的那種程度,不過這種產品只要基本思路定型,只要基礎配件的性能能跟上,就絕對可以做得出來。

 

發展現狀:可變色溫的技術仍然保留在LED方面

未來趨勢:可調色溫閃光燈管會在預計5年左右的時間全面普及

傳感器處理器SOC化

盡可能高的傳感器集成度給那些將傳感器作為部件采購的廠商提供了莫大的方便

 

最后要說的就是傳感器的高度SOC化,換句話來講就是讓傳感器盡可能多的集成以往需要安放在PCB上的東西。想要實現這種設計需要把傳感器詳細的分層,目前積層式傳感器技術就已經提供了足夠好的基礎。將傳感器SOC話其實對于相機廠商來說實在是沒有意義,不過在文章前邊筆者也說了,其實影像技術本身就是個基礎產業,傳感器SOC化等于降低了各個合作廠商的研發成本和布線難度,在影像行業日漸艱難的今天,降低下游廠商的產出,才能盡可能多的賺些錢。

 

發展現狀:已經有廠商開始嘗集成處理器的傳感器產品

未來趨勢:多數應用于二次開發的影像產品全部都會采用全集成傳感器

未來看似很遙遠實際很接近

 

對于這種充滿前瞻性的內容,其實筆者也是按照自己過去對于這個行業的觀察做一些簡單的預測,相信大家一定都還記得那句話,我們總是高看明年會給我們帶來的變化,但是總忽略10年后究竟能產生多么大的改變,這篇文章把時間節點設在15年,其實就是讓技術變化的更加徹底,讓那些我們現在全完不相信的東西成為現實。

未來的相機可以說是多種多樣的 具體什么樣子我們誰也猜不到

 

當然了影像技術本身就是一個讓我們把不可想象的事情變成現實的技術,大家對于影像技術的看法其實都很狹隘,其實影像技術最常見的應用就是各類傳感器,正是因為這種傳感器讓計算機能夠識別物體,進而讓各種自動控制功能成為現實。換句話來講,其實今天筆者所講述的東西也是很狹隘的,說是影像的發展,不如說只是相機技術的發展而已。

汽車將會成為影像傳感器的大宗采購點 汽車也會使用越來越多的影像類技術

 

好了,今天的文章就寫到這里了,如果您有什么意見、建議,或者什么想要和我們討論的東西,也請您在文章下方留言,畢竟未來15年是一個非常遙遠的東西,筆者也希望通過這種方式,能與大家更多的溝通探討關于影像技術的進步,敬請期待。

相機未來15年會有什么發展呢?其實一切都很難說,關于這方面的東西,還是讓我們一起來猜一猜吧!

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