說(shuō)到數(shù)字成像，畫(huà)質(zhì)或許永遠(yuǎn)是大家最關(guān)注的話題，但當(dāng)下半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步是細(xì)碎而小幅的，單純靠那一片傳感器很難再有一口氣就能“飛躍”的可能，在不改變畫(huà)幅的情況下，目前畫(huà)質(zhì)進(jìn)化的方向已經(jīng)很大程度轉(zhuǎn)向了軟件算法，而硬件的高速發(fā)展方向則是“刷速度”，在無(wú)反化浪潮時(shí)代，傳感器速度成為了一個(gè)新的爆發(fā)點(diǎn)，而且這個(gè)爆發(fā)點(diǎn)距離我們其實(shí)已經(jīng)很近，甚至可以說(shuō)是正在進(jìn)行中了。

說(shuō)到速度，第一反應(yīng)應(yīng)該是連拍，在單反領(lǐng)域連拍速度的桎梏是反光鏡機(jī)械結(jié)構(gòu)，目前最快的單反連拍速度是16fps，而且這個(gè)速度的增幅是極其緩慢的，早在2000年初的膠片時(shí)代就實(shí)現(xiàn)了10fps連拍，當(dāng)然那時(shí)候的還限制于卷片速度，而足足近20年過(guò)去才增加到16fps，而且這還是不帶自動(dòng)對(duì)焦的情況下，帶自動(dòng)對(duì)焦只能14fps，這已經(jīng)足夠說(shuō)明機(jī)械精加工已經(jīng)走到了一個(gè)很明顯的瓶頸期。

而它面對(duì)的是高速發(fā)展的電子快門(mén)——索尼入門(mén)機(jī)A7M3就有10fps，速度旗艦A9則有20fps，而且前者還是因定位的關(guān)系所以“被限制”在10fps，后者是全畫(huà)幅無(wú)反高速化很重要的第一槍?zhuān)ó?dāng)然，你可以挑它連拍不能14bit RAW的刺），但如果放開(kāi)到APS-C或M43甚至更小畫(huà)幅，連拍速度早就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單反結(jié)構(gòu)很長(zhǎng)時(shí)間都無(wú)法達(dá)到的高度：奧林巴斯EM1 M2自動(dòng)對(duì)焦優(yōu)先18fps，自動(dòng)對(duì)焦鎖定60fps；松下G9自動(dòng)對(duì)焦優(yōu)先20fps，自動(dòng)對(duì)焦鎖定60fps；索尼RX10 M4自動(dòng)對(duì)焦優(yōu)先24fps……

機(jī)械結(jié)構(gòu)的確是連拍速度的限制，但連拍速度并不僅僅取決于機(jī)械結(jié)構(gòu)，并不是單反取掉反光鏡就能讓連拍速度升天，從傳感器來(lái)說(shuō)：在積分（曝光）完成后，光子轉(zhuǎn)電子、電壓放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)傳輸、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要足夠快的速度才能實(shí)現(xiàn)真正的加速。

從大梗概來(lái)說(shuō)，片上模數(shù)轉(zhuǎn)換、到背照、再到堆棧，速度的提升是一步接一步，細(xì)節(jié)上可就先從快門(mén)速度聊起吧，機(jī)械快門(mén)最快可以到1/12000秒，在這么小體積的前提下基本可以說(shuō)是人類(lèi)機(jī)械精華了，1/12000不是說(shuō)幕簾以這個(gè)速度刷過(guò)去，而是前后簾的移動(dòng)間隙是1/12000秒，還要保證整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)、相對(duì)距離恒定，這啥概念？就是兩塊以21.6km/h（以1/250秒幕簾為例）速度移動(dòng)的金屬片之間只能留0.5mm的縫隙，除此之外還要反光鏡箱的彈起回落快速而準(zhǔn)確，同時(shí)必須保證日復(fù)一日風(fēng)吹日曬下的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定，這對(duì)工藝的要求可想而知。

而依賴半導(dǎo)體的高速化特性，電子快門(mén)已經(jīng)可以做到1/32000秒的水平，而且采用堆棧式設(shè)計(jì)的傳感器也不再受幕簾移動(dòng)速度的限制（縱走式幕簾最頂與最底行像素積分起止時(shí)間恒差1/250秒），哪怕讀出速度還不夠快，但可以把每一行像素的1/32000秒模擬信號(hào)全都直接丟到集成的DRAM緩存里，大幅縮小最頂與最底像素積分起止時(shí)間差，緩解果凍效應(yīng)。

除此之外，還有一種全局重置模式，通過(guò)卷簾快門(mén)前段曝光時(shí)間向后逐級(jí)延長(zhǎng)的方式來(lái)緩解果凍效應(yīng)，但問(wèn)題就是快門(mén)越快，曝光越不均勻，如下圖：

最重要的是“緩解”不代表“解決”，時(shí)間差始終是存在的，真正能解決果凍效應(yīng)的設(shè)計(jì)是全局快門(mén)，此前佳能已經(jīng)展示過(guò)一塊2/3英寸的全局快門(mén)傳感器3U5MGXS，傳統(tǒng)的傳感器是逐行滾筒式進(jìn)行積分、光電轉(zhuǎn)換、讀出后模數(shù)轉(zhuǎn)換，這也就是所謂的卷簾快門(mén)，而全局快門(mén)則是讓所有像素同時(shí)進(jìn)行積分，進(jìn)階化的概念是再同時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，后者的難點(diǎn)在于在像素內(nèi)設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器難度很高——光電管面積縮小、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且要求嚴(yán)格，版圖設(shè)計(jì)復(fù)雜度更上一層樓……

目前佳能可以做到第一步，也就是全像素同時(shí)進(jìn)行曝光積分，之后的模數(shù)轉(zhuǎn)換還是以列并行逐行進(jìn)行，而索尼則可以做到全像素同時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從技術(shù)水準(zhǔn)來(lái)看后者明顯更高。

而且索尼全局快門(mén)傳感器目前最大可以做到APS-C畫(huà)幅3136萬(wàn)像素（黑白），6464 X 4852全像素輸出時(shí)8bit/10bit/12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換的幀率分別可到35.4/35.4/25.8fps，而1英寸型號(hào)可以在706萬(wàn)像素3208 X 2200實(shí)現(xiàn)8bit/10bit/12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換207.1fps/172fps/134.5fps。相對(duì)而言佳能的2/3英寸方案是532萬(wàn)像素2592 X 2056的120fps（位元深未告知，應(yīng)該是10bit）。

以這塊APS-C畫(huà)幅的IMX342LLA為例，3136萬(wàn)像素在12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換+25.8fps幀率的情況下，相當(dāng)于每秒會(huì)產(chǎn)生97.1億bit，也即1157.5MB的數(shù)據(jù)，而尼康D850在4500萬(wàn)像素14bit+9fps連拍下也有716MB/s的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都需要傳輸?shù)綑C(jī)內(nèi)處理器中，這時(shí)候就會(huì)對(duì)傳輸電路的帶寬提出高要求，目前在大多數(shù)民用相機(jī)里的傳輸接口為L(zhǎng)VDS低壓差分，以前它的優(yōu)勢(shì)是速度快功耗低抗擾強(qiáng)，比如佳能3U5MGXS可以做到8通道867MB/s。

但顯然，隨著對(duì)速度的要求越來(lái)越高，這個(gè)傳輸率有點(diǎn)不太夠看了，所以引入了一堆新的接口，比如索尼的SLVS-ES，單通道就有2.3Gbps（294.4MB/s），8通道方案就能滿足2355.2MB/s的傳輸需求（通過(guò)上面的示意圖不難看出，1個(gè)231萬(wàn)像素60Hz、12bit RAW數(shù)據(jù)流通過(guò)4通道SLVS-EC輸入，可實(shí)現(xiàn)原RAW數(shù)據(jù)USB3.0捕捉的同時(shí)，在監(jiān)控器上以全高清60Hz，24but RGB實(shí)時(shí)觀看）。

除此之外也有減少通道但讓通道加速的節(jié)能方案，比如CSI-2系列的MIPI接口，單通道就能實(shí)現(xiàn)2.1Gbps，268.8MB/s，只用2/4通道就能滿足大多工控領(lǐng)域的帶寬需求，除此之外還明顯節(jié)能且封裝更小巧?？偟膩?lái)說(shuō)就是“先讓接口不是瓶頸”，這話跟“想致富先修路”有幾分異曲同工之妙。

當(dāng)然，作為機(jī)內(nèi)圖像處理最后一個(gè)環(huán)節(jié)，處理器速度自然也十分重要，畢竟從前端傳過(guò)來(lái)的都是基本未經(jīng)處理的RAW域數(shù)據(jù)，影像處理器的性能主要就取決于各家的算法和優(yōu)化了，可以說(shuō)是各有所長(zhǎng)。而整個(gè)流程最后的文件存儲(chǔ)方面，單反選擇面更多一點(diǎn)，因?yàn)楹穸容^大，易于使用CF等存儲(chǔ)卡，除此之外還有CFast2.0和XQD，而在無(wú)反端還是多以SD為主，不過(guò)實(shí)際上就主流方案來(lái)說(shuō)，最新的6.0版CF卡也不過(guò)167MB/s的上限（PATA UMDA Mode 7），UHS-II型SDXC讀寫(xiě)可到300、260MB/s，而1DX2支持的CFast2.0讀寫(xiě)為525、450MB/s（SATA3），D4/D5支持的 XQD讀寫(xiě)為440、400MB/s，隨著機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)流的不斷增大，未來(lái)的發(fā)展一定是走向PCI-E總線，但對(duì)功耗和發(fā)熱的相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)提出很高的要求。

當(dāng)然，存儲(chǔ)卡的速度，跟機(jī)身寫(xiě)卡速度是兩碼事，比如RX100 M6的寫(xiě)速就只有40MB/s左右，UHS-II也奈何不了，而索尼A9、佳能1DX2和尼康D5這些速度旗艦的寫(xiě)卡速度都在110MB/s左右，而高速寫(xiě)卡的需求還是主要面向高分辨率視頻，尤其是ProRES或CinemaDNG等原始格式。

所以，相機(jī)的速度突破在無(wú)反時(shí)代是牽一發(fā)動(dòng)全身的，因?yàn)樵趩畏唇Y(jié)構(gòu)里原本是獨(dú)立的對(duì)焦、測(cè)光、取景等主要功能模塊也全都塞到了傳感器上，而這些都與傳感器速度直接相關(guān)。尤其是對(duì)焦，能否在速度上超越獨(dú)立對(duì)焦模塊純粹看的就是傳感器列并行模數(shù)轉(zhuǎn)換速度，目前在堆棧DRAM的前提下A9可以做到1/160秒（0.00625秒），在20fps連拍（0.05秒）時(shí)，每幀間隔有7/160秒（0.04375秒）可以用來(lái)對(duì)焦，這比起14fps連拍、在幕簾遮擋下同步速度1/250秒的1DX2的0.06743秒還是有一點(diǎn)差距。所以提速，會(huì)是無(wú)反時(shí)代所有廠商最重要的功課，也是沒(méi)有幕簾遮羞后佳能亟待填補(bǔ)的一個(gè)大坑（耐克8月底就要發(fā)全畫(huà)幅無(wú)反了，觀音加點(diǎn)兒勁兒好么！？）。

同時(shí)，整個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)的速度提升也有利于更大畫(huà)幅、更大比例的視頻超采樣，今年將發(fā)布的A7S3一定會(huì)用上堆棧式傳感器，6K超采4K（也就是2000萬(wàn)像素以上），同時(shí)4K HDR 60p會(huì)是標(biāo)配，希望內(nèi)錄能上10bit 422（實(shí)在不行就外錄吧，那希望外錄12bit 422）……所以總有人說(shuō)這些年索尼“靜態(tài)打不過(guò)，就在動(dòng)態(tài)上劍走偏鋒”，但事實(shí)上視頻功能只是傳感器提速的一個(gè)表現(xiàn)方面而已，而且恰好這又是傳統(tǒng)數(shù)碼相機(jī)不太擅長(zhǎng)（或者說(shuō)不是主要賣(mài)點(diǎn)）的區(qū)域，所以顯得索尼好像在劍走偏鋒，當(dāng)然，現(xiàn)在的索尼已經(jīng)把這原本的“副作用”當(dāng)主菜在上了，未來(lái)的無(wú)反市場(chǎng)之爭(zhēng)應(yīng)該會(huì)相當(dāng)精彩吧，想想就有點(diǎn)小激動(dòng)呢。