FE卡口系统的十周年回顾纪念
索尼在2013年9月推出了A7机型,展开了其FE系统的画卷。
本文对FE系统的十年发展做一个简要的回顾。
装配135规格图像传感器的E卡口机型,首台应该是2012年的NEX-VG900机型,
从技术上宣告了135与E卡口的可能性,但不是以消费级及摄影为目的推出,且并未以FE系统命名,所以一般提及FE,依然是2013年9月的A7机型发布。
形成了以A7三兄弟构成的稳定阵容。
具体是主打均衡使用的无印版,以R后缀的高像素版本,以及以S后缀的高灵敏度版本。
在三年内,索尼就完成了两代的A7三系列的更新,为后续机型打下了基础。
即A99 II的推出,其采用了大概率与A7R2相同的图像传感器,这应该是当时索尼在135上最先进的制程规格。
在视频规格方面甚至高于A7R2。
如果要找一个标杆的话,2016年的G Master诞生可以说是足够地标性的分水岭。
虽然GM是用于镜头厂牌的标识,但是前后的机身在以对焦性能为代表的指标上,出现了明显不同。
2017年,索尼的FE机身出现了两种变化。
一个是A9机型的推出,意味着高速机型的试水,在A口时代索尼一直没有涉足这一领域…在A9的节点上,索尼大约感觉到了时机已经成熟。
在业界的高速机型,大概就是佳能的1DX系列,和尼康的Dx系列为代表;
此外,M4/3的奥林巴斯也以其1系列冲击速度旗舰。
一个是第三代机型更新的节奏开启,
这次是R机型先于普通款,A7R3登陆,然后是2018年出现了A7M3。
三代目机型上,索尼的自动对焦水平,相比之前,有一种“开窍了”的感觉;
但在大多数用户的使用层面,最感到可用的,是电池型号的更换。
FW-50电池在2010年推出,用于这一年推出的SLT及NEX机型,其特点就是小,即便是NEX-5这样的机型,手柄也可以轻易容纳FW-50电池。
但很快,SLT机型上就又转回了原来单反使用的电池,主要是容量大、对于LV显示来说续航稳定。
NEX则继续沿用FW-50电池,历经NEX-7、NEX-6,甚至到了FE世代。
这时的厂商通常会进行高端机的分流,即实现速度旗舰和高分辨率机型。
新的传感器技术实践上,以及处理器的发展,使得两者似乎可以融合。
在2020年,索尼在数字9上,向前迈了一步,推出了α1机型。
是一款具有50MP的高速机型,即一款机器实现了高速及高分辨率拍摄能力。
横向来看,索尼FE系统这次可能正踏上这股浪潮的节点上,佳能的R5和尼康的Z9也应运而生,都是具备高分辨率及速度响应的全面机型。
索尼的无反光镜相机的领先地位,很大程度归功于背后依赖的索尼半导体。
如今人们了解的Exmor品牌,即来自索尼半导体。
Exmor在2007年推出,刚好在α700之后,D90之前;
从工艺制程来说,α700和D90应该是兄弟款图像传感器,
但首发给了D90,调校上也为了视频拍摄这一功能进行了优化。
在Exmor品牌发布后,其良好的表现受到了市场认可;
作为一个轶闻来说,在大约FE发布的2013年附近,中国大陆市场兴起了粉丝群体的「索尼大法好」的说法,其涉及的产品其实包括了该年发布的PS4游戏机,以及A7为代表的照相机产品。
索尼半导体作为索尼相机的后盾,通常会特供或提前独占供应图像传感器给索尼相机;
所以索尼相机上使用的型号往往一开始为不明,待约一年后,在市场的公开目录中可能可以找到相似款。
大概的技术实践:
索尼采取了缓步的实施,甚至后来成为其他技术应用的一种模板,即高精尖的传感器技术,可能先在智能手机需要的小尺寸传感器上推进,并且由合作方分担成本及风险。
索尼在2012年进入的固定镜头1英寸市场,此后形成了一个潜在的惯例,
即在Type1类型的传感器上实践先进构成,再进一步,则是在135全画幅上的应用;
4/3和APS-C规格可能更视作索尼半导体外销的类型,而不太会冒然铺设新制程。
作为过去十年,1英寸、4/3以及APS-C和135传感器上新技术的对比:
即征用传感器上部分像素,放弃其成像功能,转职为专用于对焦的分组。
通过排布,与单反上一样可以有一字、I型或者十字或双十字等排布。
2010年,其实是富士胶片最先在自己的固定镜头DC上实践了嵌入式相位点的做法。
相比于索尼,其实更加激进地跟进该技术的是尼康,其与当时活跃的图像传感器半导体制造商Aptina合作,将嵌入式相位点技术推进到1英寸规格上,并依托于此,建设了其1系列机型。
但在市场的接纳度上不甚理想。
整体来说,嵌入式相位点的制造,在FE系统登场前的2012年已经完成了实践,只是并未铺开;
这时期的实践机型为NEX-6、NEX-5R,已经在APS-C幅面上配置了相位点。
所以在2013年的α7登场时,已经具备了嵌入式的相位点,且已经增加到了117点。
A7R2时期还有应用于α6000机型上的4D对焦,在工程师采访中表示是不太一样的实现。
4D类型会更加针对追踪和高速特性优化。
在2009年,索尼半导体即开始生产背照式的CMOS传感器,并且在商品上专门开辟了子系列,称作「Exmor R」。
第一批实践性的产品,是固定镜头的CyberShot系列;
由于性能上有明显的增强,所以纷纷带上了X字样,且以1开始计,
例如 WX1、TX1等。
在当时来说直接是可用感光度翻倍的优势,此外受限于制程等,还无法进一步扩大。
2010世代这一热点相当活跃,应用的知名产品如 iPhone4s、GoPro Hero 3 Black等。
大传感器方面,反而是三星先声夺人,在2014年款的NX1上率先实现。
在α7 R2上首次实装后,之后如D850产品也开始应用,而APS-C规格则要等到26MP规格普及,如X-T3、K-3III等应用。
佳能自己也有自己的传感器制造,其在EOS R3上也应用这类型传感器。
索尼半导体也给了其一个子系列,称作「Exmor RS」,其在2012年登场。
2015年的RX100 IV,4代机型上,更新使用了堆叠式传感器。
其他厂商也积极尝试堆叠式传感器,比如尼康。
Z9即为其代表机型,这样的加持下,使得前一章节所称的高像素高速旗舰成为可能。
理论上也可以制造多层堆叠式的CMOS传感器,索尼半导体在2023年推出了,额外的分类为「Exmor T」。
目前的多层堆叠传感器,先在其Xperia 1 V的智能手机上应用,距离到全画幅机型上还有距离。
从商业战动机上,它们确实有更多的动力去推广这种带有噱头的设计。
特别是一下子带来4倍的像素数,本来就是一个傲人的数字。
本博客之前介绍过目前应用的双原生感光度机型。
回顾历史,索尼与松下殊途同归于2014年,双方各自做出了自己的高感光度实用化机型的实例,只是一台偏向摄影,一台偏向摄像。
这种设计最早也许由尼康与Aptina进行实践,即同像素内的可变读出选择。
在2006年,α品牌推出时,还是建立在由Minolta AF所构建的遗产之上的,镜头也多是由既有设计复产而得;
原生设计慢慢建设。
而在2010年,无反化的E卡口建立后,镜头可谓是真的从0开始。
虽然早就有蔡司厂牌的自动对焦镜头,但有的用户会觉得ZA才是唯一的自动对焦蔡司。
无论如何,ZA很自然成为了FE上第一批的名贵代表,例如2013年登场的FE 55mm F1.8 ZA。
腾龙 Tamron也充当了相当的角色,但更偏向幕后支持。
有消息称,蔡司Batis系列的全画幅无反镜头,后面就是 索尼-腾龙-蔡司 三家协力而成。
到了2016年,「G Master」子品牌推出,这是在自有的G基础上向前迈进,也变相宣告了,未来的高阶镜头,会从ZA转向GM标识。
之后则是以其中单一镜片的沿光轴的前后移动而形成对焦镜片。
再然后,单一镜片可能成为了镜组。
在最近十年,则诞生了分组(两组或以上)的对焦镜组。
这一设计最早的实践者很可能是奥林巴斯在其2014年产品,
M.ZUIKO 40-150mm F2.8 Pro上的应用,
其称作「Dual VCM Focusing System」。
徕卡在其SL系统上也进行了实践,称作「Dual Syncro Drive」DSD®。
2015年90-280mm F2.8-4镜头为其代表,之后普及到2018年的75mm和90mm镜头。
索尼的镜头设计则是以G Master族里的 FE 135mm F1.8 为先行者。
可能称作「Dual XD Floating Focus」「Dual Linear Focus」,最早诞生时间是2019年的2月。
XD是extreme dynamic的缩写,整段中指的是XD Linear,直线电机,直接输出线性运动。
XD电机首先在400mm F2.8镜头上应用,为了平衡和加速的考量,是两组XD推单组对焦镜片;
这也构成了索尼式的电机布局的一个特点,双电机配单组。
在135mm F1.8 GM上,则是前后两组对焦镜片,各2组XD推动,共4组XD电机。
分组对焦这类设计通常有两个好处,
一个是补偿性的像差校正,可以弥补单一镜组移动而带来的与理论设计的偏差;
一个是分开了对焦工作内容,使得其可以更快完成。
顺带一提,这种直线电机推动的应用也扩展后后续一些镜头产品,如:
作为补充,蔡司 Zeiss 在其商用的Master Prime Lenses系列里有应用到,声称具有专利的Dual Floating Elements技术,一项特别的效用是抑制呼吸效应。
索尼在A卡口上,从美能达处接手得来的,便是基于图像传感器位移方式的防抖技术。
这一实现,在当时,有美能达、宾得与奥林巴斯进行技术实践。
索尼接手后,将美能达命名的AS Anti Shake,改称Super SteadyShot,缩写刚好是SSS,从而在A卡口机型上应用。
伴随2010年到来,进入了E卡口无反世代,索尼反而弃传感器位移,而投奔了镜头组件防抖,推出了数枚OSS镜头。
2012年,奥林巴斯的E-M5机型横空出世,其带有基于传感器位移运动的五轴防抖,效用震惊业界。
所谓的“五轴”,5軸手ブレ補正,指的是运动的五个自由度方向;
即所有运动都可以分解为六个自由度的组合,分别是空间三维的直线运动,及围绕这三个维度的转动运动。
索尼这时似乎已经来不及转弯,无法第一时间将其应用到量产机型上,所以第一代的A7产品,在2013世代也都是传感器固实,走镜头防抖路线。
但是很快,在2014年末的二代中坚A7机型上,即转向了索尼自己基于传感器的五轴防抖方案。
传感器位移防抖就有了新的附加价值,即称作Pixel Shift的像素位移方式,各厂商中,除了宾得坚持带来原始分辨率尺寸外,其他厂商一般都提供了4倍传感器分辨率的高像素模式。
索尼在A7R3世代添加了该功能,一开始并没有4倍分辨率的选项,也是以更好的色深度为目标,高分辨率模式是之后追加推行的。
关于各个厂商像素位移机型的叙述,本博客之前有文章可供参考
应用像素位移的相机
如果用电子游戏的说法,大概是DLC平台。
之前撰文介绍过。
并不是FE系统独占,但很自然地,搬到了FE系统上实施。
总的来说这个系统的运营并不算特别成功,在从初代延续发展到二代A7系列机身后,并没有在三代机身上继续部署。
有的用户怀念的其实是其中的功能,而不是这个系统的架构。
其中几个高实用的APP项目:
Touchless Shutter,无接触快门。
其可以调用EVF边上的红外探测传感器,用于控制快门的释放。
对于需要保持静止,减小震动的场景,还是颇为实用的,特别是没有额外的硬件增加,很巧妙。
下图则是一个复杂分割的实例:
但是受限于相机屏幕尺寸,通常是3~3.2英寸规格,往往是细节处看不清,所以实用性并不良好。
还有一个实用化程序,是机型受限的「光线轨迹」 Light Trail,
这一APP在2014年推出,限定机型为A7S与a5100,其实就是类似奥林巴斯这一时期诞生的记录光线变化的机内功能,日文称作「比较明合成」。
索尼发布了一个声明,即向有需要的开发者提供关于E卡口的相关信息;
(当然,后来出现了一些E卡口第三方机型,则是额外的合作授权关系)
前文提及,在2016年,伴随G Master系列镜头的诞生,索尼真切将机身的对焦性能提升到了新的水平。可能有意为之,这种高性能的对焦能力,似乎并没有对第三方的兼容设备开放。
到了应用堆叠式CMOS的世代,以A9、A1等机型为代表的高速型号,人们发现第三方镜头设备,被限制在了15fps的刷新速率上,在一些论坛存在探讨。
伴随了其他厂商的无反发展,不了解其他系统的动向,有时候很难对FE的历史意义做出衡量。
大约可以分作三个时期。
主要以奥林巴斯和松下为主力而推动。
与E卡口同样在2010年推出,实际还稍早一些的三星NX卡口系统,则在约2015年寿终正寝。
其以NX1作为真正及最后的旗舰,但依然在APS-C规格内。
尼康公司在2011年,投入了1系列的生产制造,其笃定1英寸传感器会是未来市场新宠,也确实被其预测对了,但并不是是可换镜头的无反产品。
宾得在这一时期两次冲击了无反。
一个是成系列的Q产品,一共有4款机身,甚至跨越了两个传感器尺寸。
另外一个则是独立产品,K-01,感觉上更像一种技术有限条件下的试水,即不具备片上相位点对焦的情况下,且不另外设计新卡口,采用已有单反镜头群的一次小体积尝试。
佳能和富士,则是一番等待后,推出了自己的APS-C规格的无反光镜产品。
徕卡在2014年推出了自己的T相机产品,首款,命名为Typ 701机型使用自有全新卡口,
但宣传方面似乎更加侧重于“使用一整块铝合金材质切出”的工艺特性。
全画幅方面,
真正的135竞争者,是2015年推出的徕卡SL机型,但也继承了徕卡的高定位及定价,在普及方面远不如机型选择更多的A7系列。
而之后具有FE的机型,主要是摄像领域应用,
例如Viltrox为Z Cam制的E-T10
还有在DJI Ronin 4D (拍摄的相机部分称作 Zenmuse X9)上,使用的E接环。
Ronin 4D 本身采用的是一个无镜头实例的DX卡口,其上安装卡口转换器;
在2023年具备了DL、L及E的卡口适配。
Ronin 4D的镜头兼容查询
这些机型都配置可驱动镜头自动对焦的电子化E卡口,具备135规格传感器。
数码单反世代就已流行其中不得不提佳能EOS 5D的地位, 这款2005年机型提供了优秀平价的全画幅传感器,在当时可谓个中翘楚,
此外还有EF卡口的一项优势,即法兰距。
法兰距即可换镜头系统中,卡口平面到胶片/传感器平面的距离。一个系统的法兰距是确定的、不变的。
当进行转接时,就有一个光学上的问题,即镜头所在系统的法兰距,要大于机身所属系统的法兰距;这样的情况下,转接环补足中间的距离差值,即可运行良好。
这一功能并不是什么完整的对焦技术,其更多的是一种对焦辅助。
其用可视化的方式来标识画面中的对比度分布情况 —— 通常来说,当对比度达到最大值时,即判定为合焦。
这一功能付诸于老镜头的转接上,就有了新的乐趣,原本例如是旁轴镜头的对焦实践,是源于黄斑联动方式;采用Live view方式取景,无论是EVF或者是机背屏幕,往往分辨率都不高。对比度的峰值显示带来了新的取景-对焦可能性。
另外一方面,镜头的电气自动化上,可能早已集成了如光圈控制、电控对焦等功能,一个纯机械的转接环可能只能保持一个基本的“可用”而非全功能。
索尼原厂在E卡口一开始,就提供了相应的自动接环,
其目的也很明确,希望导入单反镜头用户可以在初期E卡口镜头还不丰富时,平稳使用E系统机型。
「LA-EA1」「LA-EA2」都是针对APS-C幅面的版本,
其对应的全画幅版本刚好是「LA-EA3」「LA-EA4」。
不过手巧的爱好者也可以通过一些改装来将1、2改成大差不差的3、4来使用。
EA3在2012年伴随NEX-VG900机型一同推出,而EA4在α7世代一同登场,到今天也都是10年的老将。
其中比较特别的其实是带有SLT固定半透明反光镜的款式,倒不是这一技术有什么优势,而是其内置了可以驱动无马达镜头对焦的机械动力机构,即,在转接环上额外安装一组马达;
此外,还带有了控制光圈的步进电机组件,复杂程度,作为转接环产品,相当之高。
缺点来说,就是安装在EA4后,对焦由EA4上的半透膜组件完全接管;
即便后来在R2、R3世代有了新的片上对焦的技术进步,也无法反应到转接用的A卡口机身上。
作为用户来说,自然是有所失望的。
到了2020年,索尼可能想起来了,姗姗来迟推出「LA-EA5」。
简单来说,EA5就是具有马达,但去除了半透膜的EA4产品,其对焦的任务完全交由机身图像传感器上嵌合的相位点等硬件来进行判断。
便是将M卡口镜头转为自动对焦实现的产品。
这类型最早的实践者应该是「天工」TECHART 的产品,
2016年3月,天工的 LM-EA7登场。
「LM-EA9」
Z系统的法兰距为16mm,存在2mm的理论可能性,但因为不需要额外的马达等机构,所以依然有工程实现。
Techart 天工在2019年CP+展示其TZE-01产品,之后在2021年,更新了TZE-02产品。
一样来自中国大陆的迦百列,推出了 Megadap ETZ21 产品,就是将索尼的E卡口镜头,保留自动对焦和光圈控制等功能转接到尼康Z卡口机身上的产品。
除了2021年的ETZ11产品,2022年的ETZ21产品,还在2023年推出了Pro系列,改进了其机械设计,并且在一段时间后统一了固件升级机制。
这一领域也有如Meike ETZ、Funmount ETZ等竞争产品。
之乎
于2023-09-30
本文对FE系统的十年发展做一个简要的回顾。
目录
- 机型发展
- 初期
- 坚实发展
- 更全面的旗舰,更小巧的选择
- FE机型列表
- 图像传感器
- 嵌入相位点
- 背照式
- 堆叠式
- Quad Pixel
- Dual Gain
- 镜头群的建立
- 厂牌合作
- G,以及G Master
- 分布式动力对焦分组
- 品控争议
- 技术引入、开放性
- 防抖路线
- PMCA
- 开放的卡口?
- 其他厂商
- 转接风潮
- 法兰距
- 峰值对焦
- 自动对焦转接环
- 不可能成为可能
- 为其他系统使用E镜头
机型发展
装配135规格图像传感器的E卡口机型,首台应该是2012年的NEX-VG900机型,
从技术上宣告了135与E卡口的可能性,但不是以消费级及摄影为目的推出,且并未以FE系统命名,所以一般提及FE,依然是2013年9月的A7机型发布。
初期
在初期,也就是大约在2013~2015年,形成了以A7三兄弟构成的稳定阵容。
具体是主打均衡使用的无印版,以R后缀的高像素版本,以及以S后缀的高灵敏度版本。
在三年内,索尼就完成了两代的A7三系列的更新,为后续机型打下了基础。
坚实发展
2016年,索尼没有推出任何FE机型,但为SLT系列,或者为A口,画下了一个句点。即A99 II的推出,其采用了大概率与A7R2相同的图像传感器,这应该是当时索尼在135上最先进的制程规格。
在视频规格方面甚至高于A7R2。
如果要找一个标杆的话,2016年的G Master诞生可以说是足够地标性的分水岭。
虽然GM是用于镜头厂牌的标识,但是前后的机身在以对焦性能为代表的指标上,出现了明显不同。
2017年,索尼的FE机身出现了两种变化。
一个是A9机型的推出,意味着高速机型的试水,在A口时代索尼一直没有涉足这一领域…在A9的节点上,索尼大约感觉到了时机已经成熟。
SONY A9,采用了金标 |
在业界的高速机型,大概就是佳能的1DX系列,和尼康的Dx系列为代表;
此外,M4/3的奥林巴斯也以其1系列冲击速度旗舰。
索尼 | 尼康 | 佳能 | 奥林巴斯 |
---|---|---|---|
α9 | D5 | 1DX II | E-M1 II |
推出时间 | |||
2017-05 | 2016-01 | 2016-02 | 2016-09 |
像素 | |||
6000×4000 24MP | 5568×3712 20MP | 5472×3648 20MP | 5184x3888 20MP |
连拍 | |||
连续AF: 单次AF: 20fps | 连续AF: 12fps 单次AF: 14fps | 连续AF: 14fps 单次AF: 16fps | 连续AF: 18fps 单次AF: 60fps |
上市价格 | |||
$4500 | $6500 | $6000 | $2000 |
一个是第三代机型更新的节奏开启,
这次是R机型先于普通款,A7R3登陆,然后是2018年出现了A7M3。
三代目机型上,索尼的自动对焦水平,相比之前,有一种“开窍了”的感觉;
但在大多数用户的使用层面,最感到可用的,是电池型号的更换。
FW-50电池在2010年推出,用于这一年推出的SLT及NEX机型,其特点就是小,即便是NEX-5这样的机型,手柄也可以轻易容纳FW-50电池。
但很快,SLT机型上就又转回了原来单反使用的电池,主要是容量大、对于LV显示来说续航稳定。
NEX则继续沿用FW-50电池,历经NEX-7、NEX-6,甚至到了FE世代。
FW50与FZ100 图片来自DPReview |
更全面的旗舰,更小巧的选择
在数码单反世代,似乎高像素和速度是两个或多或少相悖的要素,这时的厂商通常会进行高端机的分流,即实现速度旗舰和高分辨率机型。
新的传感器技术实践上,以及处理器的发展,使得两者似乎可以融合。
在2020年,索尼在数字9上,向前迈了一步,推出了α1机型。
是一款具有50MP的高速机型,即一款机器实现了高速及高分辨率拍摄能力。
横向来看,索尼FE系统这次可能正踏上这股浪潮的节点上,佳能的R5和尼康的Z9也应运而生,都是具备高分辨率及速度响应的全面机型。
FE机型列表
消费级机型名称 | 发布时间 / 规格 |
---|---|
中间平衡型传感器 | |
泛用型 | |
α7 ILCE-7 | 2013-10 |
24MP 俯仰翻折屏 | |
α7 II ILCE-7M2 | 2014-11 |
24MP 俯仰翻折屏 | |
α7 III ILCE-7M3 | 2018-02 |
24MP 俯仰翻折屏 | |
α7C ILCE-7C | 2020-09 |
24MP 平顶 | |
α7 IV ILCE-7M4 | 2021-10 |
33MP 侧翻屏幕 | |
α7C ILCE-7 2 | 2023-08 |
33MP 平顶 侧翻屏幕 | |
灵敏型 | |
α7S ILCE-7S | 2014-04 |
12MP | |
α7S II ILCE-7S2 | 2015-09 |
12MP | |
α7S III ILCE-7S3 | 2020-07 |
12MP | |
ZV-E1 | 2022-10 |
12MP 平顶 | |
高像素型号 | |
α7R ILCE-7R | 2013-10 |
36MP | |
α7R II ILCE-7R2 | 2015-06 |
42MP | |
α7R III ILCE-7R3 α7R IIIa | 2017-10 2021-04 |
42MP | |
α7R IV ILCE-7R4 α7R IVa | 2019-07 2021-04 |
61MP | |
α7R V ILCE-7R5 | 2022-10 |
61MP | |
α7CR ILCE-7CR | 2023-09 |
61MP 平顶 侧翻屏幕 | |
旗舰定位 | |
α9 ILCE-9 | 2017-04 |
24MP 俯仰翻折屏 | |
α9 II ILCE-9M2 | 2019-10 |
24MP 俯仰翻折屏 | |
α1 ILCE-1 | 2021-01 |
50MP 俯仰翻折屏 |
图像传感器技术
索尼的无反光镜相机的领先地位,很大程度归功于背后依赖的索尼半导体。
如今人们了解的Exmor品牌,即来自索尼半导体。
Exmor在2007年推出,刚好在α700之后,D90之前;
从工艺制程来说,α700和D90应该是兄弟款图像传感器,
但首发给了D90,调校上也为了视频拍摄这一功能进行了优化。
在Exmor品牌发布后,其良好的表现受到了市场认可;
作为一个轶闻来说,在大约FE发布的2013年附近,中国大陆市场兴起了粉丝群体的「索尼大法好」的说法,其涉及的产品其实包括了该年发布的PS4游戏机,以及A7为代表的照相机产品。
索尼半导体作为索尼相机的后盾,通常会特供或提前独占供应图像传感器给索尼相机;
所以索尼相机上使用的型号往往一开始为不明,待约一年后,在市场的公开目录中可能可以找到相似款。
大概的技术实践:
- 传感器嵌入相位点
- 背照式结构
- 堆叠式
- Quad Pixel 或称 2x2 OCL
- Dual Gain
索尼采取了缓步的实施,甚至后来成为其他技术应用的一种模板,即高精尖的传感器技术,可能先在智能手机需要的小尺寸传感器上推进,并且由合作方分担成本及风险。
索尼在2012年进入的固定镜头1英寸市场,此后形成了一个潜在的惯例,
即在Type1类型的传感器上实践先进构成,再进一步,则是在135全画幅上的应用;
4/3和APS-C规格可能更视作索尼半导体外销的类型,而不太会冒然铺设新制程。
作为过去十年,1英寸、4/3以及APS-C和135传感器上新技术的对比:
新技术及首款机型 | |||
1inch | 4/3 | APS-C | 135 |
---|---|---|---|
背照式 Back-Side Illuminated | |||
2013-06 | 2018-01 | 2014-09 | 2015-06 |
索尼 RX100 II 20MP | Lumix GH5S 10MP | 三星 NX1 28MP | 索尼 α7R II 42MP |
堆栈式 Stacked | |||
2015-06 | 2022-02 | 2022-05 | 2017-09 |
索尼 RX100 IV 20MP | OMDS OM-1 20MP | 富士胶片 X-H2S 26MP | 索尼 α9 24MP |
四合一 Quad Pixel | |||
2022-05 | 2018-01 | - | 2020-07 |
夏普 Aquos R7 47MP | Lumix GH5S 10MP | - | 索尼 α7S III 12MP |
- 表格中选用的是相机产品的首款,而不是该型号图像传感器
- 四合一像素机型存在争议,在一些机型,比如GH5S和A7S3上,限制了高分辨率输出
嵌入相位点
传感器内嵌相位点,或者叫做片上相位点,日文常见「位相差AF」,即征用传感器上部分像素,放弃其成像功能,转职为专用于对焦的分组。
通过排布,与单反上一样可以有一字、I型或者十字或双十字等排布。
2010年,其实是富士胶片最先在自己的固定镜头DC上实践了嵌入式相位点的做法。
相比于索尼,其实更加激进地跟进该技术的是尼康,其与当时活跃的图像传感器半导体制造商Aptina合作,将嵌入式相位点技术推进到1英寸规格上,并依托于此,建设了其1系列机型。
但在市场的接纳度上不甚理想。
整体来说,嵌入式相位点的制造,在FE系统登场前的2012年已经完成了实践,只是并未铺开;
这时期的实践机型为NEX-6、NEX-5R,已经在APS-C幅面上配置了相位点。
所以在2013年的α7登场时,已经具备了嵌入式的相位点,且已经增加到了117点。
名称 | 发布时间 / 规格 |
---|---|
嵌入式相位点 | |
α7 ILCE-7 | 2013-10 |
24MP 俯仰翻折屏 | |
α7 II ILCE-7M2 | 2014-11 |
24MP 俯仰翻折屏 | |
α7 III ILCE-7M3 | 2018-02 |
24MP | |
背照式结构 | |
WX1 TX1 | 2009 |
1/2.3 | |
RX100 II | 2013-06 |
Type 1 20MP | |
α7R II ILCE-7R2 | 2015-06 |
12MP | |
ZV-E1 | 2022-10 |
12MP 平顶 | |
高像素型号 | |
α7R ILCE-7R | 2013-10 |
36MP | |
α7R II ILCE-7R2 | 2015-06 |
42MP |
A7R2将对焦点推进到看起来满满当当的399个, 覆盖了约45%的图像区域 |
A7R2时期还有应用于α6000机型上的4D对焦,在工程师采访中表示是不太一样的实现。
4D类型会更加针对追踪和高速特性优化。
背照式结构
背照式传感器,Back-illuminated sensor,缩写BI或BSI,日文汉字作「裏面照射型」。索尼的实例图 |
在2009年,索尼半导体即开始生产背照式的CMOS传感器,并且在商品上专门开辟了子系列,称作「Exmor R」。
第一批实践性的产品,是固定镜头的CyberShot系列;
由于性能上有明显的增强,所以纷纷带上了X字样,且以1开始计,
例如 WX1、TX1等。
在当时来说直接是可用感光度翻倍的优势,此外受限于制程等,还无法进一步扩大。
2010世代这一热点相当活跃,应用的知名产品如 iPhone4s、GoPro Hero 3 Black等。
大传感器方面,反而是三星先声夺人,在2014年款的NX1上率先实现。
在α7 R2上首次实装后,之后如D850产品也开始应用,而APS-C规格则要等到26MP规格普及,如X-T3、K-3III等应用。
佳能自己也有自己的传感器制造,其在EOS R3上也应用这类型传感器。
堆叠式结构
堆叠式CMOS,日文多作「積層型」。索尼半导体也给了其一个子系列,称作「Exmor RS」,其在2012年登场。
2015年的RX100 IV,4代机型上,更新使用了堆叠式传感器。
其他厂商也积极尝试堆叠式传感器,比如尼康。
Z9即为其代表机型,这样的加持下,使得前一章节所称的高像素高速旗舰成为可能。
理论上也可以制造多层堆叠式的CMOS传感器,索尼半导体在2023年推出了,额外的分类为「Exmor T」。
目前的多层堆叠传感器,先在其Xperia 1 V的智能手机上应用,距离到全画幅机型上还有距离。
Quad Pixel
大众认识到Quad Pixel,或者2x2,更多可能是从智能手机厂商的宣传上,从商业战动机上,它们确实有更多的动力去推广这种带有噱头的设计。
特别是一下子带来4倍的像素数,本来就是一个傲人的数字。
双原生感光度与双增益
这些年稍微深入一些的讨论总离不开双原生感光度,或者传感器的双增益 Dual Gain。本博客之前介绍过目前应用的双原生感光度机型。
回顾历史,索尼与松下殊途同归于2014年,双方各自做出了自己的高感光度实用化机型的实例,只是一台偏向摄影,一台偏向摄像。
这种设计最早也许由尼康与Aptina进行实践,即同像素内的可变读出选择。
镜头群的建立
在2006年,α品牌推出时,还是建立在由Minolta AF所构建的遗产之上的,镜头也多是由既有设计复产而得;
原生设计慢慢建设。
而在2010年,无反化的E卡口建立后,镜头可谓是真的从0开始。
厂牌合作
索尼和蔡司的影像合作可谓是为爱好者津津乐道,甚至一度由于宣传攻势而造成了一些认知偏差,虽然早就有蔡司厂牌的自动对焦镜头,但有的用户会觉得ZA才是唯一的自动对焦蔡司。
无论如何,ZA很自然成为了FE上第一批的名贵代表,例如2013年登场的FE 55mm F1.8 ZA。
腾龙 Tamron也充当了相当的角色,但更偏向幕后支持。
有消息称,蔡司Batis系列的全画幅无反镜头,后面就是 索尼-腾龙-蔡司 三家协力而成。
G,以及G Master
到了2016年,「G Master」子品牌推出,这是在自有的G基础上向前迈进,也变相宣告了,未来的高阶镜头,会从ZA转向GM标识。
索尼FE原厂镜头定焦分布 | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
广角及超广角 | |||||||||||
14mm | |||||||||||
FE 14mm F1.8 GM | |||||||||||
2021-04 11组14枚 460g | |||||||||||
24mm | |||||||||||
FE 24mm F1.4 GM | FE 24mm F2.8 G | ||||||||||
2018-09 | 2021-03 7组8枚 162g | ||||||||||
28mm | |||||||||||
FE 28mm F2 | |||||||||||
2015-03 8组9枚 200g | |||||||||||
35mm | |||||||||||
FE 35mm F1.4 GM | Distagon T* FE 35mm F1.4 ZA | FE 35mm F1.8 | |||||||||
2021-01 10组14枚 524g | 2015-03 8组12枚 630g | 2019-07 9组11枚 280g | |||||||||
标准焦距段落 | |||||||||||
40mm | |||||||||||
FE 40mm F2.5 G | |||||||||||
2021-03 | |||||||||||
50mm | |||||||||||
FE 50mm F1.2 GM | FE 50mm F1.4 GM | Planar T* FE 50mm F1.4 ZA | FE 50mm F1.8 | FE 50mm F2.5 G | FE 50mm F2.8 Macro | ||||||
2021-03 10组14枚 778g | 2023-02 11组14枚 516g | 2016-07 9组12枚 778g | 2016-03 5组6枚 186g | 2021-03 9组9枚 174g | 2016-09 8组8枚 236g | ||||||
望远 | |||||||||||
85mm | |||||||||||
FE 85mm F1.4 GM | FE 85mm F1.8 | ||||||||||
2016-02 8组11枚 820g | 2017-02 8组9枚 371g | ||||||||||
100mm | |||||||||||
FE 100mm F2.8 STF GM OSS | |||||||||||
2017-02 10组14枚 700g |
分布式动力对焦分组
在摄影镜头最初,使用整组方式移动来进行对焦;之后则是以其中单一镜片的沿光轴的前后移动而形成对焦镜片。
再然后,单一镜片可能成为了镜组。
在最近十年,则诞生了分组(两组或以上)的对焦镜组。
这一设计最早的实践者很可能是奥林巴斯在其2014年产品,
M.ZUIKO 40-150mm F2.8 Pro上的应用,
其称作「Dual VCM Focusing System」。
徕卡在其SL系统上也进行了实践,称作「Dual Syncro Drive」DSD®。
2015年90-280mm F2.8-4镜头为其代表,之后普及到2018年的75mm和90mm镜头。
索尼的镜头设计则是以G Master族里的 FE 135mm F1.8 为先行者。
可能称作「Dual XD Floating Focus」「Dual Linear Focus」,最早诞生时间是2019年的2月。
XD是extreme dynamic的缩写,整段中指的是XD Linear,直线电机,直接输出线性运动。
XD电机首先在400mm F2.8镜头上应用,为了平衡和加速的考量,是两组XD推单组对焦镜片;
这也构成了索尼式的电机布局的一个特点,双电机配单组。
2023年11月公开的300mm F2.8 GM镜头,没有分布式浮动对焦设计, 但对焦镜组依然是采用双电机推单镜组的构成 |
在135mm F1.8 GM上,则是前后两组对焦镜片,各2组XD推动,共4组XD电机。
FE 135mm F1.8 G Master的对焦组示意 |
分组对焦这类设计通常有两个好处,
一个是补偿性的像差校正,可以弥补单一镜组移动而带来的与理论设计的偏差;
一个是分开了对焦工作内容,使得其可以更快完成。
M.ZUIKO 40-150mm F2.8镜头上的DualVCM构成示意 来自开发者访谈 |
顺带一提,这种直线电机推动的应用也扩展后后续一些镜头产品,如:
- FE 70-200mm F2.8 G II (2021-10)
- PZ 16-35 F4 G (2022-03)
- FE 24-70mm F2.8 G II (2022-04)
- FE 70-200mm F4 G II (2023-07)
- FE 16-35mm F2.8 GM2 (2023-08)
作为补充,蔡司 Zeiss 在其商用的Master Prime Lenses系列里有应用到,声称具有专利的Dual Floating Elements技术,一项特别的效用是抑制呼吸效应。
品控争议
技术引入、开放性
防抖路线
图像稳定,或者称作防抖,即便是英文名称,各家厂商也没有统一。索尼在A卡口上,从美能达处接手得来的,便是基于图像传感器位移方式的防抖技术。
这一实现,在当时,有美能达、宾得与奥林巴斯进行技术实践。
索尼接手后,将美能达命名的AS Anti Shake,改称Super SteadyShot,缩写刚好是SSS,从而在A卡口机型上应用。
伴随2010年到来,进入了E卡口无反世代,索尼反而弃传感器位移,而投奔了镜头组件防抖,推出了数枚OSS镜头。
2012年,奥林巴斯的E-M5机型横空出世,其带有基于传感器位移运动的五轴防抖,效用震惊业界。
所谓的“五轴”,5軸手ブレ補正,指的是运动的五个自由度方向;
即所有运动都可以分解为六个自由度的组合,分别是空间三维的直线运动,及围绕这三个维度的转动运动。
索尼这时似乎已经来不及转弯,无法第一时间将其应用到量产机型上,所以第一代的A7产品,在2013世代也都是传感器固实,走镜头防抖路线。
但是很快,在2014年末的二代中坚A7机型上,即转向了索尼自己基于传感器的五轴防抖方案。
传感器位移防抖就有了新的附加价值,即称作Pixel Shift的像素位移方式,各厂商中,除了宾得坚持带来原始分辨率尺寸外,其他厂商一般都提供了4倍传感器分辨率的高像素模式。
索尼在A7R3世代添加了该功能,一开始并没有4倍分辨率的选项,也是以更好的色深度为目标,高分辨率模式是之后追加推行的。
关于各个厂商像素位移机型的叙述,本博客之前有文章可供参考
应用像素位移的相机
PMCA
PMCA全称为PlayMemories Camera Apps,是索尼在2012年引入的在相机上运行的子系统。如果用电子游戏的说法,大概是DLC平台。
之前撰文介绍过。
并不是FE系统独占,但很自然地,搬到了FE系统上实施。
总的来说这个系统的运营并不算特别成功,在从初代延续发展到二代A7系列机身后,并没有在三代机身上继续部署。
有的用户怀念的其实是其中的功能,而不是这个系统的架构。
其中几个高实用的APP项目:
Touchless Shutter,无接触快门。
其可以调用EVF边上的红外探测传感器,用于控制快门的释放。
在传感器位置挥动手背即可 |
对于需要保持静止,减小震动的场景,还是颇为实用的,特别是没有额外的硬件增加,很巧妙。
在正式售卖的APP里,功能最强大的应该是「数字滤镜」Digital Filter,
其可以在拍摄现场实现分区曝光的效果。
下图则是一个复杂分割的实例:
但是受限于相机屏幕尺寸,通常是3~3.2英寸规格,往往是细节处看不清,所以实用性并不良好。
还有一个实用化程序,是机型受限的「光线轨迹」 Light Trail,
这一APP在2014年推出,限定机型为A7S与a5100,其实就是类似奥林巴斯这一时期诞生的记录光线变化的机内功能,日文称作「比较明合成」。
开放的卡口?
关于E卡口的开放,其实发生在2011年2月,也就是在FE系统诞生之前的事情。索尼发布了一个声明,即向有需要的开发者提供关于E卡口的相关信息;
在无反系统的早期,这种决定还是颇为震动的,甚至有一些像43联盟学习的意味在。
索尼自己的声明下方,还罗列了来自其他制造商,如蔡司、确善能、适马和腾龙的支持意见。
索尼自己的声明下方,还罗列了来自其他制造商,如蔡司、确善能、适马和腾龙的支持意见。
这一事件被称为E卡口的开放化,但是整体而言并不是完全的开放,而是存在限制条件。
例如,仅针对开发第三方镜头或转接环产品,而不可以利用相关信息制造E卡口相机。(当然,后来出现了一些E卡口第三方机型,则是额外的合作授权关系)
前文提及,在2016年,伴随G Master系列镜头的诞生,索尼真切将机身的对焦性能提升到了新的水平。可能有意为之,这种高性能的对焦能力,似乎并没有对第三方的兼容设备开放。
到了应用堆叠式CMOS的世代,以A9、A1等机型为代表的高速型号,人们发现第三方镜头设备,被限制在了15fps的刷新速率上,在一些论坛存在探讨。
其他厂商的135无反
伴随了其他厂商的无反发展,不了解其他系统的动向,有时候很难对FE的历史意义做出衡量。
大约可以分作三个时期。
初创期
首先是2008年诞生的MFT,Micro 4/3系统,这一时间持续发展推出。主要以奥林巴斯和松下为主力而推动。
与E卡口同样在2010年推出,实际还稍早一些的三星NX卡口系统,则在约2015年寿终正寝。
其以NX1作为真正及最后的旗舰,但依然在APS-C规格内。
尼康公司在2011年,投入了1系列的生产制造,其笃定1英寸传感器会是未来市场新宠,也确实被其预测对了,但并不是是可换镜头的无反产品。
宾得在这一时期两次冲击了无反。
一个是成系列的Q产品,一共有4款机身,甚至跨越了两个传感器尺寸。
另外一个则是独立产品,K-01,感觉上更像一种技术有限条件下的试水,即不具备片上相位点对焦的情况下,且不另外设计新卡口,采用已有单反镜头群的一次小体积尝试。
佳能和富士,则是一番等待后,推出了自己的APS-C规格的无反光镜产品。
冷静期
在进入了2013年的索尼FE世代后,似乎进入了一个微妙的冷静时期,还没有上车的厂商似乎不那么急了…除了徕卡。徕卡在2014年推出了自己的T相机产品,首款,命名为Typ 701机型使用自有全新卡口,
但宣传方面似乎更加侧重于“使用一整块铝合金材质切出”的工艺特性。
全画幅方面,
真正的135竞争者,是2015年推出的徕卡SL机型,但也继承了徕卡的高定位及定价,在普及方面远不如机型选择更多的A7系列。
2018,百花齐放
非索尼的FE机型
哈苏在那几年推出了索尼的贴牌机型, Photo Rumor网站在2013年10月传出初代A7贴牌,「Solar」的消息,但后来被证实为假消息。而之后具有FE的机型,主要是摄像领域应用,
例如Viltrox为Z Cam制的E-T10
还有在DJI Ronin 4D (拍摄的相机部分称作 Zenmuse X9)上,使用的E接环。
Ronin 4D 本身采用的是一个无镜头实例的DX卡口,其上安装卡口转换器;
在2023年具备了DL、L及E的卡口适配。
Ronin 4D的镜头兼容查询
E卡口替换模组,来自BH的商品展示 |
这些机型都配置可驱动镜头自动对焦的电子化E卡口,具备135规格传感器。
转接风潮
法兰距
镜头转接,不是从E卡口开始的。数码单反世代就已流行其中不得不提佳能EOS 5D的地位, 这款2005年机型提供了优秀平价的全画幅传感器,在当时可谓个中翘楚,
此外还有EF卡口的一项优势,即法兰距。
法兰距即可换镜头系统中,卡口平面到胶片/传感器平面的距离。一个系统的法兰距是确定的、不变的。
当进行转接时,就有一个光学上的问题,即镜头所在系统的法兰距,要大于机身所属系统的法兰距;这样的情况下,转接环补足中间的距离差值,即可运行良好。
峰值对焦
这一时间拉开差距的,是称作「峰值对焦」Focus Peaking的功能。这一功能并不是什么完整的对焦技术,其更多的是一种对焦辅助。
其用可视化的方式来标识画面中的对比度分布情况 —— 通常来说,当对比度达到最大值时,即判定为合焦。
这一功能付诸于老镜头的转接上,就有了新的乐趣,原本例如是旁轴镜头的对焦实践,是源于黄斑联动方式;采用Live view方式取景,无论是EVF或者是机背屏幕,往往分辨率都不高。对比度的峰值显示带来了新的取景-对焦可能性。
自动对焦转接环
当原本的镜头是自动对焦设计,用户通常需要在转接后,也保留自动对焦的功能。另外一方面,镜头的电气自动化上,可能早已集成了如光圈控制、电控对焦等功能,一个纯机械的转接环可能只能保持一个基本的“可用”而非全功能。
索尼原厂在E卡口一开始,就提供了相应的自动接环,
其目的也很明确,希望导入单反镜头用户可以在初期E卡口镜头还不丰富时,平稳使用E系统机型。
「LA-EA1」「LA-EA2」都是针对APS-C幅面的版本,
其对应的全画幅版本刚好是「LA-EA3」「LA-EA4」。
不过手巧的爱好者也可以通过一些改装来将1、2改成大差不差的3、4来使用。
EA3在2012年伴随NEX-VG900机型一同推出,而EA4在α7世代一同登场,到今天也都是10年的老将。
其中比较特别的其实是带有SLT固定半透明反光镜的款式,倒不是这一技术有什么优势,而是其内置了可以驱动无马达镜头对焦的机械动力机构,即,在转接环上额外安装一组马达;
此外,还带有了控制光圈的步进电机组件,复杂程度,作为转接环产品,相当之高。
图片来自DC Watch Impress |
缺点来说,就是安装在EA4后,对焦由EA4上的半透膜组件完全接管;
即便后来在R2、R3世代有了新的片上对焦的技术进步,也无法反应到转接用的A卡口机身上。
作为用户来说,自然是有所失望的。
到了2020年,索尼可能想起来了,姗姗来迟推出「LA-EA5」。
简单来说,EA5就是具有马达,但去除了半透膜的EA4产品,其对焦的任务完全交由机身图像传感器上嵌合的相位点等硬件来进行判断。
全画幅接环全家福, 左起为EA5、EA4及EA3 图片来自DC Watch Impress |
不可能成为可能
在自动对焦转接环里,回望过去近10年,有一个异类可以一提。便是将M卡口镜头转为自动对焦实现的产品。
这类型最早的实践者应该是「天工」TECHART 的产品,
2016年3月,天工的 LM-EA7登场。
「LM-EA9」
为其他系统使用E镜头
E系统的法兰距为18mm,所以所谓的「其他系统」要有使用E的条件,目前来说只有尼康的Z系统。Z系统的法兰距为16mm,存在2mm的理论可能性,但因为不需要额外的马达等机构,所以依然有工程实现。
Techart 天工在2019年CP+展示其TZE-01产品,之后在2021年,更新了TZE-02产品。
一样来自中国大陆的迦百列,推出了 Megadap ETZ21 产品,就是将索尼的E卡口镜头,保留自动对焦和光圈控制等功能转接到尼康Z卡口机身上的产品。
在外观上颇有眼缘的搭配。 |
除了2021年的ETZ11产品,2022年的ETZ21产品,还在2023年推出了Pro系列,改进了其机械设计,并且在一段时间后统一了固件升级机制。
这一领域也有如Meike ETZ、Funmount ETZ等竞争产品。
参考和引用
- 机型发展
- ソニーα7R II
裏面照射&高性能AF 注ぎ込まれた最新技術詳報
[2015-09-18] - ソニー、積層型フルサイズCMOS搭載の「α9」を海外発表
[2017-04-20] - ソニー α7CR
[2023-10-04] - 技术引入
- インタビュー:ソニーの裏面照射CMOSセンサー「Exmor R」開発者に聞く
[2009-09-18] - ソニーの裏面照射型CMOSセンサー工場を訪ねる
[2010-03-04] - ソニーRXシリーズ 独自開発するデバイス技術とその未来
[2016-01-20] - 第7回:電子シャッター(その3・撮像素子シャッター編)
豊田堅二 [2021-07-16] - Tech timeline: Milestones in sensor development
[2023-03-17] - ソニーα7 IIの魅力を高める5軸手ブレ補正
- 镜头群
- 转接
- 電子接点付きEF-Eマウントアダプターを検証する(前編)
伊達淳一 [2016-06-14] - 電子接点付きEF-Eマウントアダプターを検証する(後編)
伊達淳一 [2016-06-16] - ライカMレンズでAF可能なアダプターが国内発売
[2016-03-18] - TECHART、ライカM→ソニーE用AFアダプターの新型「LM-EA9」
[2022-10-06]
之乎
于2023-09-30
评论
发表评论