乘光而行，揭秘小米光学创新

　　＂光＂是摄影中的灵魂，有人称摄影就是＂用光进行的绘画＂，而记录光的技术——光学技术，是摄影的重要基础。本期我们采访了小米光学团队，带大家一起了解手机光学技术，以及背后工程师们对光学创新的所思所想。
　　1839年，达盖尔银盐摄影术的诞生，让人类找到了比绘画方式更快捷的方式记录，凝固人眼所见。
　　此后近百年时间里，人们一直在寻求将拍摄影像的器材小型化、便捷化进行探索。可以说，相机摄影史就是一部光学创新史，而光学是摄影艺术殿堂的重要基石。
　　例如在1914年，奥斯卡·巴纳克使用徕卡原型机Ur-Leica拍摄的威兹勒（Wetzlar）小镇的街景，照片命名为《韦次拉尔的铁矿广场》。这也标志着相机走向了35mm为主的时代，摄影史上最广为人知的照片，如经典摄影作品《胜利之吻》也是从这个时代开始。
　　奥斯卡·巴纳克经典之作《韦次拉尔的铁矿广场》
　　伴随着时代的进步，相机从最初35mm胶片发展到了数码相机时代，但技术的进步并未停止，在过去十年时间里，手机摄影蓬勃兴起，这也让摄影光学延伸出了全新的第二条创新曲线——手机光学。
　　面对相比专业相机的先天性物理限制，手机光学创新如何以空间换性能，在方寸之间展现逼近相机的光学效果，正成为整个手机行业竞相争抢的创新制高点，而中国品牌的光学创新正日益引人关注。
　　＂仅以手机镜头光学举例，现在国内企业的综合实力越来越强，甚至已经赶超绝大多数的国外大公司。＂小米相机部光学专家 YIN 说，随着竞争日趋激烈，国内品牌每年定制的镜头越来越多，技术难度越来越高，由此也推动了中国手机镜头光学的飞跃进步。  01
　　拿下6项首创
　　敢为行业先
　　2016年，小米相机部组建了全新的光学团队，广罗顶尖人才，并组建了在美国、日本、欧洲等地的海外研发团队。这一年，小米首次遭遇创业史上的销量滑坡危机。埋头钻研、苦练内功，也就成为了团队每个人内心深处的一团火。
　　随着持续的研发投入与团队的不懈努力，小米光学团队逐步打开了局面，近三年来他们拿下了6项行业首创和首发，敢捅天花板、敢为行业先也成为了光学团队的最鲜明特色：
　　2019年2月，小米9透明至尊版首创最大光圈F1.47的7P镜头，支持超广角、微距拍摄，开启手机摄影全新视野；
　　2019年11月，小米CC9 Pro尊享版搭载1亿像素镜头，并率先发布8P镜头；
　　2019年12月，Redmi K30 5G首创行业最小前置镜头，实现了业界难以置信的4.38mm 小孔径；
　　Redmi K30 5G 配备4.38mm最小孔径前置镜头
　　2020年11月，小米开发者大会MIDC 2020首发自研的＂伸缩式大光圈镜头＂技术；
　　2021年3月，小米MIX Fold首发液态镜头，实现了长焦与微距一镜兼顾；同期发布的小米11Pro和Ultra首发搭载了1/1.12英寸的三星GN2大底传感器，将手机CMOS尺寸推到了接近一英寸的级别。
　　小米MIX FOLD 首发液态镜头
　　＂小米在光学研发上的投入非常大，处在行业最前列的水准。＂YIN介绍说，小米的每个光学实验室都采购了目前最先进的光学测量设备，能够测量各种光学镜头的全方位性能表现，尤其在可靠性、杂光鬼影等方面做深入测量。
　　小米光学实验室部分测量设备
　　在他看来，小米光学之所以能够做到敢为天下先，率先探索新技术、新工艺，背后最宝贵的财富是强大的研发团队。他们都是行业顶尖级的专业，不少人在国内外各大光学厂商效力数十年，有丰富的光学理论和实际经验，对光学、力学、流动学、机械结构、电子等领域都有全面的知识领域覆盖。  02
　　角逐新时代
　　从技术狂奔到体验致胜
　　随着近几年手机影像技术的高速发展，从大底、镜头设计、镀膜，到多主摄、变焦、防抖等各个细分领域，手机影像的光学赛道上千帆竞发，角逐日趋激烈。
　　与传统数码相机不同，手机可谓看作是一个＂多媒体+互联网+通话+影像＂的一个集合体，再加上手机体积的先天限制，让手机内部空间变得＂寸土寸金＂，在如何保证不改变手机形态上，最大化提升手机影像能力？除了感光元件、ISP以及配套的软件算法外，手机镜头的光学素质表现有着同等重要的地位。
　　＂保证持续领先的竞争力，就需要在手机镜头光学性能和镜头功能两方面进行提升。＂YIN表示在光学性能方面，主要聚焦在镜头的大光圈、高解析力、低色散、消除杂散光上，而在镜头功能方面，要尽可能的覆盖多焦段光学镜头，增加手机拍照的可玩性，满足消费者所有拍摄需求。
　　对小米光学团队而言，最重要的已不是驾熟就轻的单点突破，而是将多点的创新融会贯通，构建体验致胜的综合实力。
　　例如，在手机整个镜头模组不断增加的同时，如何与大底传感器实现更完美的匹配。在小米10 Pro中，手机主摄的影像系统采用了尺寸更大的1/1.33英寸、1.08亿像素的大尺寸传感器，小米光学团队通过大量的测试将8P镜头模组与大尺寸传感器完美匹配，而f/1.6的大光圈带来的极高的进光量，镜头的光学素质也保证相机即使在1.08亿全像素拍摄时，依然可以让照片呈现出细腻的色彩层次以及丰富画面细节。
　　小米10 Pro样片，1亿像素+8P镜头+混合光学变焦
　　当下，除了主摄之外，手机多镜头提供不同焦段已经成为了手机的影像标配，主摄之外其他镜头的成像能力和画质表现，也越来越受消费者的关注。小米光学团队为此也在不断拓展多焦段的用户体验丰富度，例如小米11 Ultra搭载了的潜望长焦镜头的光学素质直到现在都是顶尖水准，给用户最好的手机长焦拍摄体验。小米MIX FOLD上首创的液态镜头，将微距功能融入在长焦镜头里，支持30倍变焦的同时，有着3cm的最近对焦距离，让我们看到了长焦镜头的形态，也为拍摄增添了不少乐趣。
　　小米MIX FOLD样片，长焦微距
　　在YIN看来，手机影像背后是一个复杂而又严谨的技术过程，手机成像的好坏，除了光学镜头素质之外，还有处理器、ISP、软件算法、AI算法等等，多方技术的配合，才能得到一张让用户看起来满意的照片。
　　比如，目前多镜头协同拍摄可以解决手机数码变焦带来的画质下降难题，但处理性能的提升以及AI算法的进化，也对镜头品质、光学设计提出了高可靠性的新挑战，光学工程师们需要在提升镜头品质的同时，尽可能降低制造公差带来的影响。
　　为此，小米光学团队研发出了一套光学系统评测软件，以此来平衡各种因素对整个光学系统的影响到底是多少，也可以根据用户的反馈，对各种因素加以不同的权重，来让光学设计做相应的侧重。
　　从技术狂奔到注重综合体验，同时沉淀手机光学的评价标准，小米光学创新正在为小米高端化以及移动影像的全面升级，夯实基础、筑牢根基。  03
　　创新不止
　　新惊喜即将到来
　　手机光学不断逼近专业相机的征程，要走多远，未来还有哪些值得期待的新突破？
　　在YIN 看来，未来手机镜头的创新会在计算光学、平面光学(IR、Cover Glass、棱镜)、几何光学（潜望、折射）、物理光学（DOE衍射原件、Mate lens、纳米压印）等多方面持续发力；同时还会在光学材料、镀膜材料和工艺，组装设备、制造工艺以及成本上进行突破，这些创新都将为手机摄影带来全新的体验。
　　在这场激动人心的演进浪潮中，并非每次创新都能够捅破天花板，一举改写移动摄影格局，但每次创新都有它探索的意义。唯有创新不止，手机光学才能真正惠及用户，带来前所未有的影像体验。
　　今年5月，小米宣布与徕卡达成影像战略合作。这次合作深度空前，从光学、成像、图像处理、体验等智能手机影像全链路，实现了双方影像能力的全面融合。对小米光学团队而言，这是一次全新的机遇，可以与百年影像品牌一起，联手探索手机光学的前沿领域。
　　现在，小米光学团队已经为7月新品的发布做好了最充足的准备，光学新惊喜也将向每一位米粉呈现，敬请期待。