揭祕EOS R的深度祕密——imaging-resource網站的佳能訪談

近日,在夏威夷的佳能發佈會上,imaging-resource網站的編輯有機會直面佳能市場部、佳能產品工程師,所以他有機會將一些技術性的問題直接向佳能的技術人員請教,下面是他們對話的內容,我們可以看一看,從中瞭解更多有關於佳能EOS R相機的秘密。

揭秘EOS R的深度秘密——imaging-resource網站的佳能訪談


佳能EOS R微單相機真的有5655個自動對焦點嘛?

即使真有那麼多,佳能怎麼做到讓用戶有意義地在5655個對焦點之間選擇?

此外,使用相機進行廣域自動對焦的情況下,佳能EOS R最多隻有143個自由對焦框展示在平面上,那麼5655個對焦點的意義表現在哪裡?

佳能對此的解釋是:

在單點對焦的模式下,相機的對焦框可以在畫面88%的範圍內做微小的移動,其中橫向可以移動87格,縱向可以移動65格,這就是佳能聲稱的5655個對焦點的由來。

顯然,在微單相機上,5655個對焦點與我們傳統上認為的單反相機的自動對焦點完全不是一回事。它只是意味著佳能的單點對焦框在畫面範圍內有5655個可能存在的位置。

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另外,佳能的工程師指出了重要的技術點:那就是其他公司(索尼)的CMOS片上相位對焦技術都需要佔用物理像素作為相位檢測點,因此,友商的相機上有多少個對焦點,是可以在物理上對應找到它們的位置,而這種技術會產生偽像偽條紋。

(耗子哥:佳能這是在諷刺索尼的條紋門?)

而佳能獨特的雙像素自動對焦技術使傳感器上每一個像素都可以用於相位檢測焦點及曝光成像,所以佳能有一個獨特的優勢,就是佳能的相機圖像處理器可以在傳感器表面的任何區域形成自動對焦點,(也就是說,佳能EOS R的5655個對焦點是依賴軟件算法成立的,如果處理器的性能不是瓶頸,佳能還可以輕鬆的加入更多的對焦點,而且這些對焦點不會在生成的圖像中產生偽像。

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佳能EOS R的所有對焦點都是“一字型”對焦點

在傳統的數碼單反相機上,我們提及對焦系統的時候,關於對焦點會有兩種類型“一字型”對焦點與“十字型”對焦點,其中“一字型”對焦點只能對一個軸(水平或豎直)方向的畫面反差敏感,而“十字型”對焦點可以檢測水平、豎直兩個軸向的畫面反差。

單反相機使用專用的AF傳感器,傳感器的佈局和傳感器前面的光學元件組合可以使不同的對焦點對水平或垂直細節敏感,或者對於兩種類型的交叉類型都敏感。 而像EOS R微單相機中的CMOS片上PDAF像素通常僅對一個方向上的細節敏感。

下圖是佳能EOS 1DX Mark II的相位檢測自動對焦傳感器。

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目前,佳能EOS R微單相機的所有自動對焦點都是隻對“水平方向”敏感的“一字型”對焦點。而尼康的新款微單相機Z7、Z6也是一樣。(水平對焦點對水平方向的細節敏感,舉個例子,水平對焦點可以對著柵欄合焦,但對於諸如窗簾之類的物體,則難以對焦)

顯然,從技術上講,這是微單相機的一個缺點,不過佳能的工程師與尼康工程師對此的態度非常一致:

他們認為微單相機的自動對焦點非常密集,因為水平方向的細節差異過小而導致失焦的概率非常低。即便是窗簾這種目標,如果相機幾乎與目標沒有傾斜角,則相機的自動對焦點覆蓋的區域會對窗簾的邊緣進行對焦。

當然,佳能與尼康的說法還是有待廣大攝影師在實踐中檢驗的。


佳能是如何實現畫面垂直方向100%範圍可對焦的?

由於相機的相位對焦點需要檢測到來自鏡頭兩側的光線,才能夠辨別物體的距離。因此目前的相位對焦技術無法完全覆蓋CMOS傳感器的邊緣區,那麼佳能是如何做到縱向100%自動對焦覆蓋的?

甚至在微單相機中,佳能EOS R的88%x 100%自動對焦覆蓋率也是不尋常的。在此之前的大多數微單相機都只提供了80%的雙向覆蓋率。即使如此,這也比傳統自動對焦系統(6D Mark II)所覆蓋的區域還要大得多。

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然而,關於這個問題,佳能的回答比較直接——EOS R微單相機的所有片上相位對焦點都是水平一字點,所以不需要接收到鏡頭頂部和底部的光線。所以EOS R實現100%的垂直自動對焦覆蓋是沒問題的。

當EOS R微單相機轉接EF卡口的鏡頭時,對焦範圍會改變嗎?

由於EOS R轉接EF卡口的鏡頭,後組需要遠離圖像傳感器表面,入射光的角度也受到限制,因此EF卡口的鏡頭實現相同的對焦區域,恐怕要比RF原生鏡頭更難一些。

對此,佳能的答覆是,佳能EOS R的對焦範圍會根據特定的鏡頭設計而有所不同,例如一些EF卡口鏡頭的自動對焦覆蓋範圍不如原生RF卡口鏡頭那麼寬。原生RF安裝覆蓋範圍垂直100%,水平方向88%,但有些EF卡口的鏡頭在EOS R上,只有80%的水平覆蓋範圍(具體取決於該鏡頭設計)。

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EOS R的自動對焦僅支持相位對焦技術

在以往,大部分微單相機都會採用對比度檢測(反差對焦)作為自動對焦技術的主要方式或者補充方式。而鏡頭方面,傳統的單反相機鏡頭只考慮相位對焦系統的需求,而微單相機鏡頭則需要更靈敏,更快的自動對焦馬達,以便適應反差對焦來回校測的技術需求。

就目前而言,大部分廠家的微單相機都會將相位對焦與反差對焦有機的結合起來,例如使用相位對焦快速的將鏡頭合焦到大概焦點位置,然後使用反差對焦進行微調節。但佳能的EOS R卻並非如此,它始終都是隻用相位對焦檢測焦點,然後馬達驅動鏡頭對焦鏡片一步到位。(佳能對此特別自豪)

因此,佳能的EF老鏡頭在EOS R機身上,也能發揮全部的對焦性能。


佳能EOS R的自動對焦性能與5D Mark IV等單反相機相比如何?

自動對焦性能是EOS R與傳統數碼單反相機(如5D Mark IV,1DX Mark II或6D Mark II)之間非常重要的關鍵性能。傳統的單反獨立相位對焦系統已經達到令人難以置信的複雜性與性能,因此,能不能達到單反相機的對焦性能,是微單相機發展上的一個重要挑戰。

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那麼佳能EOS R的自動對焦系統是如何做到與佳能單反相媲美呢?

就在我(編輯)提問這個問題的時候,我知道不可能只有一個簡單的答案。因為“自動對焦性能”不是一個參數,因為存在與攝影主題一樣多的不同自動對焦場景。

一輛賽車,一隻迎著天空的鳥,一名足球運動員躲避剷球;每個人的自動對焦挑戰都完全不同。因此,適用於某人的自動對焦系統可能不適合另一個人。

目前,EOS R與5D Mark IV之間的對焦性能對比方面,佳能工程師們表示EOS R可能會在某些題材上佔優勢,而5D Mark IV這類數碼單反相機則會在其他題材勝出。(說了等於沒說)

佳能工程師的反應有點模稜兩可,這並不奇怪,但我認為這是EOS R對焦性能不錯的一個佐證。因為佳能的工程師表示,自動對焦性能的高低取決於主題, EOS R有時會贏,而其他時間則是5D IV或1D X II勝出。他們沒有詳細說明他們認為微單相機及單反相機最擅長的主題拍攝,所以我認為佳能工程師透露的信息最重要的點是:目前EOS R與佳能單反的對焦比賽中,並不是一邊倒,並且EOS R實際上會在某些題材上勝過單反,甚至是佳能的頂級比賽單反相機。


為什麼佳能選擇20mm作為法蘭距?

法蘭距是從鏡頭卡口前面到傳感器表面的距離,它是光學設計的關鍵參數。

短法蘭距的設定能夠將大型後透鏡元件放置在非常靠近傳感器的位置,為光學設計帶來了很多優勢,尼康在談到他們的Z卡口時,就表示它具有很大的優勢,它的法蘭深度僅為16mm。

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既然尼康的法蘭距做到16mm,索尼是18mm,那為什麼佳能還是會選擇略長一點的20mm作為RF卡口的法蘭距呢?

結果佳能工程師的回答讓我驚訝:他們說,在選擇法蘭距的時候,他們首先考慮的是系統的物理機械強度,他們認為20mm的法蘭距是實現整體強度目標所必須的。

那這是不是意味著佳能RF卡口的光學會不如尼康的Z卡口呢?

答案是——不一定!

佳能的工程師指出,光學設計方面,重要的是後焦距,而不一定是法蘭距。後焦距是指鏡頭後透鏡元件距傳感器表面的距離。作為沒有反光鏡的微單相機,從理論上講,鏡頭設計師可以根據需要將鏡頭的後組元件設計得凸出,在安裝的時候,深入相機機身。(當然,這種設計也不能太過分,否則鏡頭後組很容易損壞)

工程師以全新的佳能RF 50mm f / 1.2鏡頭作為示例,這枚鏡頭的後組元件是略微凸出的,在安裝到RF卡口之後,它的後焦距實際上比法蘭距要短2~3mm。


新型的RF卡口鏡頭的光學質量與目前佳能EF卡口鏡頭相比如何?

尼康與佳能在發佈微單相機產品之後,一直在強調大口徑後組與短後焦距的組合對光學設計的優勢,那麼它實際上與傳統的單反鏡頭相比,產生了多大的優勢呢?

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結果佳能的工程師表示,RF卡口的鏡頭與EF卡口鏡頭的差異是“容易引人注意”的!佳能的工程師舉了一個例子,例如目前佳能EF24-70mm f/2.8 L II USM是一枚口碑極好的鏡頭,但與RF28-70mm f/2這枚鏡頭進行比較,RF28-70在光圈f/2的分辨率就達到了24-70LII在f/2.8的水平,甚至RF28-70會略好一些!

類似佳能RF50mm f/1.2這樣的鏡頭,大光圈對合焦速度有什麼影響?

高分辨率鏡頭通常具有非常大的對焦鏡組,但我們對新款佳能RF 50mm f / 1.2中的對焦鏡組重量感到驚訝。當我們第一次拿到拍攝套件時使用它的時候,我們有點驚訝隨著鏡頭的對焦動作,我們可以感覺到相機和鏡頭的整體平衡重點在我們手中移動!這麼大,這麼重的對焦鏡組,必然意味著自動對焦速度慢。

當我向工程師詢問50mm f / 1.2的對焦速度問題,他們回答說設計這枚鏡頭時的主要考慮點是銳度,低像差和焦外散景,而不是對焦速度。 (因此,像許多其他高分辨率鏡頭一樣,它可能會更慢地聚焦。)他們還表示RF28-70mm f / 2具有相似的特性,因此對焦速度也是它的次要問題。

而另一方面,RF24-105mm f / 4這枚套裝鏡頭在設計上則更傾斜於高速對焦性能。


什麼是“Nano-USM”對焦馬達?

在討論24-105mm f / 4的對焦速度時,工程師們提到了“Nano-USM”對焦馬達。這激起了我的好奇心; Nano-USM是什麼意思?超微型的USM馬達?

答案是“Nano”(納米)只是一個很好的商業名稱前綴,可以引起用戶對鏡頭馬達小型化的關注,雖然這些馬達並不是納米級的,但實際上它們真的很小。

例如下圖,就是佳能最新的Nano-USM馬達,它非常小巧,但依然動力強勁,這就是為什麼佳能可以把RF24-105mm f/4.0鏡頭的鏡筒設計得如此小巧的關鍵原因。

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而傳統的USM馬達通常呈環形結構,環繞在鏡頭主體的外圍,因此它們會增加鏡頭的體積,鏡筒的直徑。

相比之下,Nano-USM馬達屬於微型線性馬達,它比傳統的USM馬達尺寸更小,動力更強(相對體積而言)由於Nano-USM馬達非常小,而且是線性馬達而不是大型環型馬達,因此24-105mm f / 4鏡頭的整體直徑可能比單反版本要小一些。與此同時,Nano-USM馬達顯然非常強大,儘管它們的有效面積比傳統的環形USM馬達小。但它依然非常勝任工作,RF24-105mm這枚鏡頭的對焦便是非常快速的。


RF卡口為什麼設計了這麼多的電子觸點(12點)?

相對於原來EF卡口的8個電子觸點,佳能新版的RF卡口最明顯的變化之一就是電子觸點的數量增加至12點。而尼康的新版本Z卡口也是差不多的情況,電子觸點也都大大增加了,這是為什麼呢?

佳能工程師表示,新增加電子觸點的原因是為了增加鏡頭和相機機身之間的通信帶寬。舊式EF卡口的8觸點是幾十年前的環境下設計的,那個時候,相機和鏡頭只需要進行間斷的簡單信息通信。 (例如:“將焦點轉移到這個距離”......“你還在嗎?”......“是的,我是。”)

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目前,RF系統的鏡頭都帶有一套完整的失真、像差、衍射矯正的信息存儲在鏡頭的存儲器上,每次RF卡口的鏡頭安裝到相機機身上,這些信息數據就會被相機機身讀取,因此提高信息讀取速度是相當重要的。(尤其是信息越來越多的情況下)另外,實現高速通訊之後,相機的取景器日後可以實現實時的對焦距離信息顯示,而且RF鏡頭的光圈設置可以更快,更細微的調節。(步長可微調至1/8EV)

很有的一點是,目前RF卡口上的12個觸點並不是完全使用的,佳能在這12個電子觸點中,留有幾個空白接口,用於日後的擴展使用。至於有幾個點是留用的擴展觸點,以及這些觸點日後可以擴展什麼功能,佳能工程師拒絕透露相關的信息。但正如多次聽到的那樣,佳能表示,他們希望RF卡口能成為未來30年持續使用的新卡口。


為什麼佳能不把相機的4K視頻功能做好一點?

雖然EOS R具有一些非常好的視頻功能(例如支持MP4 / H.264格式,而不是之前的Motion JPEG格式,在ALL-I模式下4K時的比特率高達480 Mbps,IPB模式下為120 Mbps,ExFAT文件系統為了允許單個文件大於4GB)但它的最大4K幀速率為30fps,而4K拍攝會有1.7~1.8倍的裁剪係數,這使得佳能EOS R在錄製4K視頻的時候,廣角鏡頭難以實現。

客觀的講,這是佳能EOS R與競品對比中明顯落後的領域,當我詢問工程師為什麼對EOS R的4K功能進行如此多的限制時,他們的回覆神秘而含糊,可能是在場的翻譯也沒能把準確的意思翻譯過來,工程師只是提及了“CMOS傳感器系統”的原因。但我認為,佳能可能尚未擁有從其CMOS芯片中實現無裁剪4K輸出的技術。

EOS R的4K視頻,其實就是脫胎於佳能5D Mark IV,這是兩年前的技術。而佳能1DX MarkII雖然裁剪係數為1.3X,但它只有2000萬像素。即使是頂級的Cinema EOS C700電影機,它的傳感器也不是135全畫幅的,所以我認為135全畫幅的4K讀取是佳能遇到的技術問題。

好消息是EOS R在製作4K視頻時,相對5D IV具有大大改進的編解碼器,可以在相同的相對質量下修剪文件大小。(另外,正如Jaron在我們的EOS R潛水動手視頻中所說,對於目前的佳能拍攝系統,EOS R的色調和色彩分級與現有的佳能相機(如我們用作第二個相機的1D X II)完美匹配。如果您是使用5D IV視頻的眾多用戶之一,EOS R的價格基本相同,只需2/3的價格。)

(耗子哥:這編輯難道不知道佳能已經推出了C700FF?事實上,EOS R無法實現4K超採就是因為處理器弱雞,而C700FF實現4K超採是通過堆了3枚DV6處理器實現的。)

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總結:

首先,我要感謝佳能的工程師,他們從日本長途跋涉到我們這裡見面,而當我們見面時,可以肯定他們的角色比我更加困難。 Domo arigatou gozaimasu!

如你所見,這是一次有趣的碰面!我對他們關於法蘭距的選擇和自動對焦系統工作的答案特別感興趣。新卡口和後焦距選項為其鏡頭設計帶來的好處的見解也非常受歡迎。

耗子哥:翻譯略微倉促,文中的“我”都是指imaging-resource網站的編輯。


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