告别过去：电子与芯片技术塑造微单相机的未来

双十一落下帷幕以后，继续前天的文章，聊一些更深层次与相机有关的话题。我在过去其实写过不少比较单反相机与微单相机的文章，观点也比较明确——无论多么留恋单反相机，微单相机一定会变得比单反相机更强大。我们对于单反相机“好”的判断更多出于情感。微单相机唯一无法“超越”单反相机的就是OVF结构，而这本身也说不上孰优孰劣。EVF可以带来更为丰富的操控体验，实现OVF所无法实现的功能——比如回看照片、实时放大——你只能说，EVF无法带来与OVF相同的观感而已。

单反相机的特征性结构“反光镜”之所以存在，是为了取景。有别于旁轴相机，通过一块反光镜制造OVF光路，使得通过OVF能够看到与实际曝光时相同的画面，从而实现“所见即所得”，这就是单反结构存在的全部意义。因此，在差不多二十多年以前我使用第一部数码相机——佳能Powershot S60——的时候，就产生了一个困惑：既然能够通过液晶屏实时取景，单反相机的意义又在哪里呢？这个问题被微单相机的兴起解答。实际上，便携相机与单反相机的画质差异来自于感光元件的尺寸和镜头，与取景结构完全无关。站在这个角度，其实微单相机的种子早在那个时候就埋下了。此后走的每一步路，都是在等待芯片技术能够赶上应用需求而已——就如Dennis Lo教授在1997年即证明孕妇外周血中存在胎儿DNA，但是直到2010年代，基于孕妇外周血的胎儿疾病筛查技术才逐渐能够应用于临床。

在昨天的文章中，我用很多篇幅说到了Z8/Z7 III。简单来说，Z用户很期待一台下放尼康Z9技术的相机。这里的问题在于，“Z9技术”到底指什么？实际上，我们可以将此拆开为两个部分。第一部分是Z9的机身布局和操控。尼康在微单领域并没有类似D850这样的非一体化手柄专业机身，而传统这一层次的相机，从D700到D850，都是专业布局，因此第一部分期待是一台非一体化手柄的专业机身相机，包括更多自定义操作、快捷的对焦切换等。第二部分则是Z9的性能。而这是微单相机与单反相机完全不同的领域。

在单反相机中，区分性能的关键指标通常包括：对焦模块、测光模块、连拍速度、OVF放大倍率等。单反相机虽然也依靠处理芯片（比如尼康的Expeed，佳能的DIGIC），然而对焦模块、测光模块都是独立的。单反相机的相位侦测自动对焦模块位于相机底部，自动测光模块位于机顶。由于在光学取景模式下，单反相机的感光元件并不感光，因此CMOS除了最后感光以外，完全不参与对焦和测光的操作。与这块CMOS相比，相位侦测自动对焦系统的CCD和自动测光元件的尺寸都小得可怜，这样你就很容易思考一个问题：感光面积最大、数据获得最多的CMOS，却无法参与对焦和测光的复杂计算，似乎不是一种理想状态……

单反相机的相位侦测自动对焦系统受到结构的特殊限制。为了让位于相机底部的自动对焦系统感光，在主反光镜下面安装了一块副反光镜，允许少量光线通过主反光镜后由副反光镜反射进入自动对焦系统——索尼的SLT采用了有所差异的半透镜，但是总体逻辑是相似的。由此，单反相机的自动对焦会面临两个挑战：第一，进光量少，导致对焦系统分辨率要求高，且弱光对焦能力显著下降；第二，必须保证光路完全对齐，即进入自动对焦系统的副光路和反光镜抬起后进入CMOS的主光路必须完全一致，才能使得对焦结果准确。单反相机的各种对焦问题、AF微调等根本原因就来自于这套体系的复杂性。归根结底，对于单反相机来说，自动对焦所使用的数据与曝光所使用的数据来自于两块完全不同的感光元件，且后者面积远远大于前者！

与单反相机不同，微单相机直接采用感光元件完成对焦和测光，所以微单相机的自动对焦也经常被称为on sensor AF。这一差异决定了微单相机所能用于对焦和测光计算的数据远远大于单反相机。在过去很多年里，开发无非是围绕如何使用这些数据展开的。虽然大数据施加于下游处理的压力显著增加，但是正因为有了大数据，更广阔的想象空间被打开——这也就是在后期处理中RAW和JPEG的区别——暂时的困境难以掩盖长久的方向，我们也因此看到了过去十年里微单相机的大发展。

与单反相机不同，微单相机的性能差异完全取决于如何处理CMOS所获得的数据源。回到我们上面提到的问题：Z9与Z7 II / Z6 II的性能差异究竟来自于哪里？答案是Z9的CMOS和EXPEED 7处理芯片，以及相应的外围设计（比如散热）。虽然同为4500万像素，但是Z9的CMOS与Z7 II不同。尼康这块4500万像素BSI CMOS最初使用在D850上面，Z7加入了相位侦测AF模块，而Z9则在此基础上引入了堆栈式设计。堆栈式设计的意义是通过引入不同的层，大幅增加数据吞吐能力，提升总体性能。Z9的全电子快门设计、blackout-free EVF设计（尼康宣称）、高速连拍性能、超高视频采集能力等都得益于这块CMOS的设计。而EXPEED 7是一块集成了CPU、GPU等元件的SoC（System on Chip），其本质和苹果的M1芯片类似。为什么一些相机会被诟病长时间录制8K视频出现过热？因为相机的核心部件就是发热巨大的电子元件。想一想，为什么在电脑配件中会出现下图这样的妖怪？道理是一样的。

通过CMOS制造工艺的进步和处理芯片能力的提高，相机就能更好地利用CMOS采集的信息加工和处理数据，使得基于数据的机器学习（machine learning, ML）回馈更好的结果，进而大幅提高相机的自动对焦、测光等性能。因此，随着芯片制造工艺的提高，芯片集成水平的提升，微单相机的性能必然会越来越强，这是无可争议的。虽然从摄影者的角度来看，微单相对单反的革新远比不上数码相机之于胶片相机，因为后者完全颠覆了流程和习惯；但是，如果站在技术的角度来看，微单相机确实堪称革命，原因就在于它真正让曝光传感器这个相机身体里最昂贵的电子元件加入了主战场。

回到在上一篇文章中我们没有确切回答的问题：尼康如果要将Z9技术下放给Z8 / Z7 III，其实下放的是什么？如果要下放Z9的核心技术，意味着下放Z9的CMOS，因为没有这块CMOS，Z9的很多功能都无法实现。这样做要克服的问题无非是两个。第一是小机身设计带来的附加问题，比如散热，意味着性能有所妥协。最大的问题则是价格。那么在不下放Z9 CMOS的情况下，我们又可能获得哪些Z9的技术呢？

• Z9的机身：一台非一体化手柄、类似Z9的专业机身还是有一定可能的；
• EXPEED 7：尼康肯定会在新一代相机中使用EXPEED 7，因此在数据处理能力方面会大幅提升（尼康说提升10倍），意味着对焦、速度、视频等各方面都会有提高；
• 算法：基于算法的技术，比如Z9的自动对焦性能，虽然算法本身也基于运算速度与数据源，然而基于算法的技术是可以继承的，意味着Z6 III / Z7 III的自动对焦能使将获得显著提升；

在不适用Z9 CMOS的基础上，或者说不大幅增加CMOS数据吞吐能力（例如采用堆栈式设计），则Z9的EVF、全电子快门等功能则无法实现。而取决于CMOS数据处理能力，Z7 III / Z8的性能也一定会受到制约。

在本文最后，我想强调的一点是，无论多少次用“完美”来描述任何产品的自动对焦性能，微单相机的自动对焦能力都会不断提升。基于CMOS和芯片越来越强大的数据处理能力，未来的自动对焦应能超越今天的想象——回顾一下面部识别的历史就能知道我的意思。顺便说一句，体验一下最新版LRC的蒙版工具，看看Lightroom如何准确通过识别人体来自动选择人体的不同部分，你就能想象技术的进步方向。我相信有一天电子技术能够打破光学的限制，而这时候，“相机”可能就真的要淡出历史舞台了。

伤感吗？其实我和你一样。抵御伤感的最好行动就是拿出还在干燥箱里的单反相机，去发挥它的能量。从16nm发展到7nm制程，对享受单反相机的摄影乐趣，又有什么影响呢？就像我们一些人在迈向自动驾驶的时代里，依然在意方向盘后面的换挡拨片一样。