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想你所想不到 展望15年后15大影像技术

发布日期:2014-5-20 21:51:10 浏览次数:886

 想你所想不到 展望15年后15大影像技术

文章来源:http://dcdv.zol.com.cn/454/4543402_all.html#p4549983

     关于数码相机15年的话题其实我们已经说得够多了,对于过去的15年来说,真正留下的其实是对于过去无尽的怀念,毕竟这15年里边有至少50%的时间数码相机都是在各种不成熟当中摸爬滚打进步,所以说在今天的文章里,笔者将会和大家一起畅想一下未来15年的变化,就请大家先睹为快。

从之前15年变化看未来15年发展

    数码相机的前15年发展可以说非常非常的不均衡,因为这种不均衡所以才造就了数码相机这几年的飞速发展。随着这些不均衡的日子过去,很显然数码相机下一步的发展方向就是让自己不在局限在相机这个领域,也就让数码相机更加更加的多媒体化。

影像技术应用之广无需笔者多言 比如用在汽车后视镜的摄像头

 

当然了,画质发展仍然是数码相机未来的主题,不过目前数码相机的画质进步已经进入了一个瓶颈期,最主要是光电转换效率已经难以提高,所以想要提高画质一定要尝试改变着我们以往的设计,这也不是一件容易的事儿。总而来说,未来数码相机的发展比我们想象中的要开放的多,所以在今天的文章当中,笔者也和大家畅想一下在未来15年大放异彩的15个数码影像技术。

多色彩类拜耳滤镜

4色传感器与4色LED灯相仿 最大的好处就是白色像素会带来更高的光效率

 

对于相机来说,画质不断改进是所有人的诉求,而改善画质的最根本之处就在于改善传感器。传感器经过这么多年的进步,感光材料等等方面的结构都有了不小的发展,而且已经呈现无法突破物理定律的情况,所以人们就会逐步把进步的眼光放在那些改变很小的东西上,比如拜耳滤镜。经过这么多年的发展,拜耳滤镜仍然保持着初始的3种滤色波段没有太大的变化,对于光线的阻隔也仍然在接近70%的数字,增加拜耳滤镜的透光率绝对是未来传感器的重要进步点之一。不过由于物理上的诸多限制,想要改变透光率只能变换色彩或者增加颜色,所以在未来我们一定会看到更多绚丽多彩的传感器排布。

 

发展现状:仍然处于一个尝试性阶段

未来趋势:很有可能彻底替代传统拜耳滤镜

 

多层传感器

适马所一直推崇的X3结构虽然有着他的固有缺陷 但是画质表现还是非常的不错

 

不过拜耳滤镜不是全部,目前的第2套方案就是采用多层传感器,目前可以看到的自然就是适马Sigma的X3传感器方案了。不过X3方案本身有一个硬伤,那就是位于画面第3层的“红色”部分信噪比只有首层的5分之1乃至于更少。不过X3是一个非常极限的多层方案,在短时间内X3传感器的改进仍然是停留在未来的多层传感器主要趋势应该是2层传感器加上类拜耳结构,通过2层+色彩滤镜甚至单独亮度采样的方式来达到更好的画质表现。

 

发展现状:拥有具备明显缺憾的零售品

未来趋势:将会逐步替代拜耳滤镜结构

 

单眼3D

三星这一枚45/1.8的镜头很好的实现了单镜头3D功能 当然画质和光圈都有所损失

 

人眼的最大特点就是看到的东西都是3D,而目前的相机所有拍摄出来的画面则都是平面的,目前想要拍摄出3D的画面最简单的办法就是仿照人眼使用2套完全相同的成像系统,这种设计的确在效果上没有任何问题,不过有多麻烦也不需要笔者赘述了。未来的3D画面应该是采用类似隔行(隔列)的采样技术,在镜头后部或者传感器前部加入特殊的光学滤镜,然后只损失50%的单向分辨率实现比较逼真的3D效果。目前只有三星的45/1.8镜头采用了类似思路,不过显然此类方案的发展潜力巨大,值得我们期待。

 

发展现状:零售品已经开始尝试 画质和光圈有明显损失

未来趋势:绝大多数3D产品都会采用这种结构设计

 

高分子光学材料

玻璃最大的优势就是透明 不过高分子材料也足以实现这一点 所以玻璃的优势不大了

 

光学材料的进步一直是整个光学体系的进步,不过光学材料的发展史前边90%丝毫找不见有机化学的踪影,哪怕出现了一些新兴有机材料,多半也会被干脆利落的打上“便于生产”、“品质低劣”等等形容词。不过既然是商业行为,成本一定是一个非常重要的参数,使用高分子材料制成的双面非球面镜要比传统光学玻璃低十数倍之多,这也促进了高分子光学材料的迅速普及。目前高分子光学材料的性能正在飞速发展,而稀土金属以及相关原料的价格不断上升,未来高分子光学材料一定会应用的更加广泛。

 

发展现状:已经有大量不追求极限分辨率的光学设备采用高分子材料

未来趋势:高分子材料将会成为使用最多的光学材料

光场相机与后对焦

今天的光场相机要多烂有多烂 但是未来未必如此

 

笔者因为“丧心病狂”批判光场相机已经被很多人批判的相当无聊了,但是笔者如此批判光场相机的理由非常简单,那就是光场相机给我们带来了数以千倍乃至于数以万倍于传统数码相机的数据量,以目前的技术水平和处理能力,这是绝不可能完成的数字,不过如果我们放眼未来15年,数码相机运算能力的发展至少是500倍,甚至有可能是5000倍,到时候处理光场信息就没有太大问题了,这样真正意义上的先拍照后对焦也会在那个年代实现。

 

发展现状:已经有画质损失极其严重的光场相机出现

未来趋势:可以拥有匹敌普通数码相机的光场相机出现

 

广域网互联与共享发布

如今相机与手机的界限越来越浅 就是因为大家在互联方面的需求

 

其实这个东西说白了就是目前我们大家总说的4G网络,目前的相机系统一直处于一个比较封闭的状态,这种封闭不仅在内部软件当中,也包括了互联系统等等。目前三星已经开始尝试让相机接入网络,不过却是使用将相机模块嵌入安卓系统的这一做法,这种做法虽然切实可行,但是这样的产品核心并不是相机,而是那套安卓系统。相机在机内相机加入一整套可以扩展的软件接口,同时引入独立的WiFi以及4G网络支持绝对会是未来的发展趋势。

 

发展现状:已经有采用安卓系统的相机出现

未来趋势:互联功能将是未来主流数码相机的必备品

 

无损视频压缩

索尼在AX100E上带来的XAVC最新简化版编码 很大程度上提高了画质表现

 

无损视频压缩其实很早就以前就出现过了,不过发展到今天仍然都没有普及,出现这种情况的根本原因在于一般的视频拍摄设备,运算能力比较不错,但是存储速度和存储空间相对比较少。实际上目前视频画质的第一损失还是在于压缩,很多设备所拍摄的1080p视频,实际分辨率是在720p以下的。随着存储性能和运算性能的提升,不断改进后的视频算法一定可以给我们带来更为清晰的画质体验。

 

发展现状:只有专业级设备才会提供接近理论分辨率的视频效果

未来趋势:随着编码和采样的改进以后所有产品都可以达到类似效果

 

无线视频传输

如今的无线视频传输仍然需要这样庞大的设备才能保证足够的画质以及流畅度

 

无线传输已经成为了目前的热点,即拍即传对于现在的技术来说也没有什么实际上的难度,不过取景方面的视频传输仍然非常困难,不仅分辨率偏低,而且具备很高的延迟和卡顿。从目前的趋势来看,使用WiFi进行无线传输将会是很长时间不会变化的思路,而目前的5GHz频段可以有效避免干扰,802.11ac标准也可以达到接近300Mbps的实际传输率,不需要经过太久时间,我们就可可以以1080p乃至于更高的分辨率直接观看相机取景的画面了。

 

发展现状:诸多相机都拥有使用WiFi传输取景画面的能力

未来趋势:无线取景将会拥有类似于有线取景的优秀画质和超低延迟

冗余传感器与可变画面比

诺基亚808虽然是一台手机 但是仍然具备了传一定程度的传感器冗余

 

冗余传感器技术其实已经出现一段时间了,不过当时只是用在了比较小的范围内,最多也就是从3:2的画幅到16:9的画幅没有损失而已。随着影像行业的发展,镜头与传感器的价格比正在不断的倾斜,今后镜头会占据更高的成本,而且镜头也是主要限制体积的因素,在这样的环境下,各大厂商都会尽可能的保证镜头利用率,自然也会生产恰好大于像场(比如135相机使用36mm×36mm的CMOS)的传感器,这样可以让任何比例的剪裁都不损失镜头,同时也可以让画面在不改变持握姿势的前提下进行横竖切换。

 

发展现状:已经有不少相机传感器留出冗余对应小幅度的比例变化

未来趋势:未来注重体积的设备会用全冗余传感器来满足所有比例 包括竖拍等等

 

多帧合成

哈苏H5D-200ms的确使用了多帧合成技术达成了2亿像素这个不可想象的数字

 

 多帧合成技术的历史恐怕是堪比整个数码相机历史的,不过目前并没有太多的厂商对这个技术感兴趣,能看到比较成熟的方案只有哈苏的H5D-200ms和索尼的系列机型,前者依靠多次曝光来增加分辨率,而后者则是通过多次曝光来减少随机噪点,提高高感画质。当然了多次曝光有一个很严重的问题,那就是相机在拍摄时本身不能移动,如果移动会损失非常多的东西,不过未来的多次曝光可以依赖超高的采样效率获得不错的画质,当然这都是后话了。

 

发展现状:已经出现了不少采用多帧合并达到更好画质的方案

未来趋势:多帧合成技术将成为应对极限情况的必然选择

 

无时滞电子取景器

电子取景器经过很长时间的发展 终于开始呈现了替代光学取景器的趋势

 

电子取景器EVF的出现已经有了相当长的时间,不过最近这段时间还是有了不少的进步,这些进步的起点还是在于OLED材质的普及,OLED作为一种自发光面板,可以说已经消除了取景器本身的延迟,再加上OLED的超广色域设计,让电子取景器EVF的效果更佳优秀。当然想要让电子取景器没有时滞非常困难,因为时滞这个东西最大的原因还是在于传感器采样与处理的延时,虽然说完全没有时滞基本不可能,但是经过一段的时间的发展,相信取景器的综合时滞可以控制在0.02s的数字,这样的数字对于人眼来说已经不是什么需要在意的东西了,自然也就姑且认为没有时滞了。

 

发展现状:电子取景器已经解决了自身的延迟问题 但是环节前后的延迟仍然没有解决

未来趋势:电子取景器一定可以达到超越人眼的延迟数字

 

液态镜头技术

液态镜头在不同的环境下 可以实现不一样的画面表现

 

液态镜头这个可以说是很多人的梦想,毕竟对于传统光学材料来说,改变形状是一件几乎不可能的事情,但是如果光学材料本身是液态,就存在着改变基本形态的可能性不是嘛?不过目前摆在液态镜头面前的问题还是非常非常的多,比如液态光学材料本身的光学性能并不算优秀,而且一方面想要让这些“液体”暂时维持某种状态并不容易,另一方面想让这些“液体”有足够多的变化也不容易,所以说液态镜头的未来真的很遥远,但是也许有一天他会成为现实。

 

发展现状:液态镜头仍然停留在实验室当中

未来趋势:液体镜头一定会成为缩小镜头尺寸的必备品

相机机内校色

目前相机想要实现较色 还是要依靠计算机做后期处理

 

色彩管理一直是很多人非常在意的点,毕竟色彩的准确对于很多人来说还是有意义的,不过目前所有的相机都拥有内置的一套完整GAMMA曲线,想要进行较色也只能在拍摄RAW文件的基础上进行部分调整。不过正是由于相机具备这样的一个特点,所以说只要我们改变GAMMA曲线,就可以实现较色的效果,只要厂商愿意开放自定义GAMMA曲线这一功能,以及留出完整的曲线采集流程,就可以很好的让相机拍摄出来的色彩可以与真实情况尽可能的相近。

 

发展现状:目前所有相机内部并不具备齐全的较色功能

未来趋势:相机内部一定会拥有完整的较色功能和配套附件

 

可控色温闪光灯技术

iPhone5S的双色LED闪光灯技术的确给传统相机厂商带来了不少启示

 

可控色温闪光灯如果说有还是有的,最起码所有的专业闪光灯都给我们留下了一套非常完整的滤色片体系。不过归根到底这些滤色片只能给我们创造尽可能相似的色温,根本做不到所谓的精确调节。不过iPhone5s的出现其实给我们带来了另一个思路,那就是通过调节两种可以互补颜色灯头的功率,实际上可以做到色温的精确调节。这一技术关键点还是自傲与对于灯头颜色的控制能否达到我们预想的那种程度,不过这种产品只要基本思路定型,只要基础配件的性能能跟上,就绝对可以做得出来。

 

发展现状:可变色温的技术仍然保留在LED方面

未来趋势:可调色温闪光灯管会在预计5年左右的时间全面普及

传感器处理器SOC化

尽可能高的传感器集成度给那些将传感器作为部件采购的厂商提供了莫大的方便

 

最后要说的就是传感器的高度SOC化,换句话来讲就是让传感器尽可能多的集成以往需要安放在PCB上的东西。想要实现这种设计需要把传感器详细的分层,目前积层式传感器技术就已经提供了足够好的基础。将传感器SOC话其实对于相机厂商来说实在是没有意义,不过在文章前边笔者也说了,其实影像技术本身就是个基础产业,传感器SOC化等于降低了各个合作厂商的研发成本和布线难度,在影像行业日渐艰难的今天,降低下游厂商的产出,才能尽可能多的赚些钱。

 

发展现状:已经有厂商开始尝集成处理器的传感器产品

未来趋势:多数应用于二次开发的影像产品全部都会采用全集成传感器

未来看似很遥远实际很接近

 

对于这种充满前瞻性的内容,其实笔者也是按照自己过去对于这个行业的观察做一些简单的预测,相信大家一定都还记得那句话,我们总是高看明年会给我们带来的变化,但是总忽略10年后究竟能产生多么大的改变,这篇文章把时间节点设在15年,其实就是让技术变化的更加彻底,让那些我们现在全完不相信的东西成为现实。

未来的相机可以说是多种多样的 具体什么样子我们谁也猜不到

 

当然了影像技术本身就是一个让我们把不可想象的事情变成现实的技术,大家对于影像技术的看法其实都很狭隘,其实影像技术最常见的应用就是各类传感器,正是因为这种传感器让计算机能够识别物体,进而让各种自动控制功能成为现实。换句话来讲,其实今天笔者所讲述的东西也是很狭隘的,说是影像的发展,不如说只是相机技术的发展而已。

汽车将会成为影像传感器的大宗采购点 汽车也会使用越来越多的影像类技术

 

好了,今天的文章就写到这里了,如果您有什么意见、建议,或者什么想要和我们讨论的东西,也请您在文章下方留言,毕竟未来15年是一个非常遥远的东西,笔者也希望通过这种方式,能与大家更多的沟通探讨关于影像技术的进步,敬请期待。

相机未来15年会有什么发展呢?其实一切都很难说,关于这方面的东西,还是让我们一起来猜一猜吧!