Dual Pixel 功能是佳能公司在2013年，隨著EOS 70D的發(fā)布，一并推出的新構(gòu)造。
今年(2016)恰逢5D4推出，功能上也迎來了重大更新。不妨亂彈一發(fā)。
目錄
- <a href=#harw>硬件實(shí)現(xiàn)</a>
- <a href=#func>功能描述</a>
2.1. Dual Pixel CMOS AF
2.2. Dual Pixel RAW - <a href=#dualiso>創(chuàng)造性發(fā)明，Dual ISO</a>
- <a href=#patn>專利壁障？<a href=#func>
- <a href=#summ>關(guān)于 Dual Pixel 的小結(jié)</a>
5.1. 強(qiáng)加的功能？
5.2. 寬容度 - <a href=#dync>關(guān)于寬容度提升的其他手段</a>
6.1. 機(jī)內(nèi)多拍HDR
6.2. 區(qū)域匹配和高光色調(diào)優(yōu)先 - <a href=#reff>參考鏈接</a>
<a id="harw">硬件實(shí)現(xiàn)</a>
簡而言之，Dual Pixel 就是在單像素的單一透鏡下埋設(shè)了一對(duì)互相獨(dú)立的光電二極管。
這樣的設(shè)計(jì)帶來的好處后文展開，而翻倍的帶寬和處理需求卻是實(shí)打?qū)嵉模?0D即開始啟用DIGIC 5+這一新處理器。
機(jī)型
截至2016年9月，以下單反機(jī)型具備 Dual Pixel 構(gòu)造：
- EOS 70D
- EOS 80D
- EOS 7D MarkII
- EOS 5D IV
- EOS 1D X MarkII
部分?jǐn)z像機(jī)此處不提
佳能在70D后的中高階機(jī)型上均有配置，除了5DS/R機(jī)型，可能與極高分辨率下，新制CMOS及帶寬供應(yīng)等因素有關(guān)。
而在80D世代的機(jī)型，基本已經(jīng)支持全體EF鏡頭了。相關(guān)兼容性列表請(qǐng)查閱此處。
2017年，新發(fā)的EOS M6也支持該功能，可說是EOS M系列機(jī)型的一大更新。
<a id="func">功能描述</a>
這個(gè)功能目前來看已經(jīng)有了兩個(gè)分支：
- Dual Pixel CMOS AF ，官方譯作 全像素雙核自動(dòng)對(duì)焦
- Dual Pixel RAW，官方似乎稱之為 全像素雙核RAW
雖說 Dual Pixel 直接叫『全像素雙核』有點(diǎn)太過敷衍，不過官方既然喜歡那就行。先來看看具體功能。
Dual Pixel CMOS AF
這個(gè)功能源起，和片上嵌入式的相位點(diǎn)對(duì)焦(Phase detection)有關(guān)。在之前鄙人寫的《自動(dòng)對(duì)焦簡介》中有提及，富士公司最早做出了內(nèi)嵌入傳感器的相位點(diǎn)(2010年，機(jī)型為F300EXR)，可以用于自動(dòng)對(duì)焦。
由于其帶來了相比對(duì)比度方式(Contrast detection)的快速對(duì)焦體驗(yàn)，且可以在小體積設(shè)計(jì)，如手機(jī)、無反中使用，之后各傳感器生產(chǎn)企業(yè)都有涉足。佳能公司之前的Hybird CMOS AF就是結(jié)合了該技術(shù)與對(duì)比度對(duì)焦實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)際使用中，黃點(diǎn)（相位對(duì)焦點(diǎn)）進(jìn)行了一半像素的遮蔽，與另外一枚做相反處理的像素點(diǎn)構(gòu)成了一對(duì)相位對(duì)焦傳感器。這樣可以得到來自從鏡頭不同位置入射光線的比對(duì)信息，當(dāng)重合時(shí)即判為合焦。
這樣做法的缺點(diǎn)在于，對(duì)焦點(diǎn)本身因?yàn)檎诒蔚年P(guān)系，并不能參與成像。但是反過來說，目前傳感器動(dòng)輒千萬像素，少掉的點(diǎn)使用插值方式恢復(fù)，并不會(huì)影響全局成像效果。
佳能采用單像素雙二極管的方式，不需要遮蔽，直接就可以通過讀取一側(cè)的方式來作為相位點(diǎn)使用。而成像時(shí)，讀取一對(duì)傳感器即可以讓對(duì)焦點(diǎn)參與成像。
更為重要的是，佳能以此實(shí)現(xiàn)了覆蓋全傳感器范圍的對(duì)焦點(diǎn)，理論上隨著算法改良可以獲得更好的對(duì)焦效果。
Dual Pixel RAW
Dual Pixel RAW是2016年8月，隨5D4發(fā)布而來的新的動(dòng)向。并沒有增加新的硬件設(shè)計(jì)，而是在原有架構(gòu)基礎(chǔ)上，基于軟件/固件的改進(jìn)。
這次的更新帶來了三個(gè)小功能：
- 對(duì)焦微調(diào)(Image Microadjustment)
- 虛化偏移(Bokeh Shift)
- 鬼影控制(Ghosting Reduction)
需要在機(jī)身內(nèi)菜單中啟用
啟用后，會(huì)保存為特有的RAW格式，相比同機(jī)普通的RAW文件，差不多是2倍體積。
因?yàn)槁犅動(dòng)姓故緳C(jī)可供體驗(yàn)，于是拜訪了佳能影像中心。
然而該機(jī)的存儲(chǔ)卡倉是密封的，不允許取出，該功能也無法在機(jī)內(nèi)編輯展現(xiàn)。同時(shí)店內(nèi)似乎也沒有獲得更新的佳能DPP軟件，故無法一覽該功能實(shí)際效果。
然而同時(shí)，部分獲得測(cè)試用相機(jī)的媒體們，如DP Review已經(jīng)有了體驗(yàn)?；靖惺転椋?strong>對(duì)焦微調(diào)不是之前預(yù)想的如光場(chǎng)相機(jī)一般的萬能靈藥，而只是較小幅度調(diào)節(jié)的一種修補(bǔ)；虛化偏移也并不是單純帶來更好的虛化效果(以拯救焦外二線性重的鏡頭)，而更多是幫助前景虛化遮擋。
鬼影控制可能最為實(shí)際，確實(shí)可以在眩光發(fā)生后，選擇較小的眩光照片。
示例如下，來源請(qǐng)參見本文最后列表：
<a id="dualiso">創(chuàng)造性發(fā)明，Dual ISO</a>
佳能用戶忍了非常久，所以很久之前就有玩家揭竿而起，推出了修改版的準(zhǔn)固件，來提供更多的功能。
從早年的CHDK，到現(xiàn)在大熱的魔燈（Magic Lantern），都是這股浪潮下的產(chǎn)物。
魔燈固件實(shí)現(xiàn)了很多原本并不具備（但是可能其他家有了）的功能，比如峰值對(duì)焦(Focus Peak)、斑馬紋(Zebra)、向量色度(Vectorscope)等等。
2013年，魔燈論壇的一位叫做** a1ex **的玩家提出，讓奇偶行分別使用 ISO 100 及 ISO 1600 進(jìn)行曝光，然后再進(jìn)行合并處理，可以拓展可用寬容度，并且實(shí)現(xiàn)較為細(xì)膩的成像。他的相關(guān)論文在此。
因?yàn)榧涯軅鞲衅鞯拈L期發(fā)展問題，一直在動(dòng)態(tài)范圍上不及索尼同期傳感器表現(xiàn)。使用這樣跨檔的ISO進(jìn)行同參數(shù)曝光，之后合并，可以擴(kuò)展最終的寬容度（雖然跨了4檔，但是因?yàn)楦逫SO時(shí)的寬容度縮減，實(shí)際相當(dāng)于增加了3檔）。
](http://i989.photobucket.com/albums/af19/rankinelo/Others/Compare_zpsb25d703b.jpg)
這樣做的一個(gè)明顯缺點(diǎn)，就是造成了畫面縱向分辨率損失一半。但是對(duì)于視頻這樣相對(duì)不敏感的應(yīng)用，以及不需要放到墻壁那么大小的輸出的情況，更多的寬容度和更少的噪點(diǎn)總是在天平上權(quán)重更大一些。
話又說回來了，Dual Pixel 的硬件基礎(chǔ)，是在同一個(gè)像素位置下有兩個(gè)獨(dú)立的光電二極管，
那如果讓這兩處使用類似 Dual ISO 的方式曝光，就可以大大避免使用奇偶行方式帶來的分辨率減半問題。
佳能為什么不把這個(gè)功能做進(jìn)來呢？
我想了想。
<a id="patn">專利壁障？</a>
我想起來松下的一臺(tái)攝像機(jī)，于2014年推出的** Varicam 35 ，該機(jī)器配置了一個(gè)功能，叫做『Dual Native ISO*』。類似地，單像素下兩套電路（對(duì)比，單像素下埋設(shè)了一對(duì)二極管）（原文“ there are two analog circuits right after each pixel before the gain amp *”）。
這個(gè)功能可以在 ISO 5000 下提供高可用性的純凈畫面，類似于 ISO 800 時(shí)的效果 —— 一般稱作這類機(jī)型的原生ISO，故又得名雙原生ISO。可以觀看Michael Cioni 關(guān)于 Dual Native ISO 的演示。
很可能松下因?yàn)槭褂昧诉@樣的設(shè)計(jì)，順手把相關(guān)影像處理的專利注冊(cè)了，使得佳能在應(yīng)用上無法繞開？而沒能產(chǎn)出『提升三檔寬容度』的功能（這對(duì)現(xiàn)在的佳能，對(duì)佳能現(xiàn)在的主流機(jī)型相當(dāng)重要）。
不過5D4具有的4K功能，似乎也擁有類似松下 4K PHOTO 的功能……不曉得雙方是否已經(jīng)達(dá)成了不為我所知的互換？或許可以開個(gè)腦洞，空穴來風(fēng)一發(fā)。
順帶一提，今年（2016）推出的緊湊款型** VariCam LT **也具備了 Dual Native ISO 功能。
<a id="summ">關(guān)于 Dual Pixel 的小結(jié)</a>
Dual Pixel 是佳能公司在新時(shí)期，專利制程等條件制約下的一步棋。從對(duì)焦來看，對(duì)機(jī)器是有幫助的；但是制造上頗為費(fèi)事，數(shù)據(jù)量的問題會(huì)造成一時(shí)困難，但是隨著時(shí)間推進(jìn)，會(huì)逐步解決。
強(qiáng)加的功能？
而在硬件基礎(chǔ)建設(shè)完成后，佳能的工程師們開始“找功能”，以實(shí)現(xiàn)這種大動(dòng)筋骨投資的增值。
舉個(gè)例子，
你媽媽買了一臺(tái)榨汁機(jī)，雖然投資稍微有點(diǎn)貴，但是這是長期的，而且打出來果汁確實(shí)好喝且放心。
但是你媽媽開始尋找“增值業(yè)務(wù)”，然后有一天你發(fā)現(xiàn)原本好喝的果汁不對(duì)勁了，一股難以容忍的澀澀的味道……你的娘親，你的親娘，好像是聽誰說"加菜葉還挺不錯(cuò)的"……于是你就遭殃了。
用菜葉榨汁來形容新添加的 Dual Pixel RAW 有點(diǎn)過分，因?yàn)閺哪壳皝砜?，給人的印象最多是一定程度的“難堪大用”，而不是惡心。
寬容度
另外一方面，佳能傳感器被詬病最多的是寬容度(動(dòng)態(tài)范圍)，這次5D4采用的片上ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器(On-chip ADC)，帶來了速度提升，所以可以支持到4K視頻；雖然從索尼方面來看，對(duì)其他幫助有限，但是5D4的寬容度也算是給5D系列長臉(可見DPR文章)，可惜還是不如索尼傳感器機(jī)型。
不知道佳能是否有利用 Dual Pixel 進(jìn)行寬容度擴(kuò)展的計(jì)劃；如果有，其實(shí)現(xiàn)在的硬件已經(jīng)完備，升級(jí)可能就是一個(gè)固件的事情……而一個(gè)固件帶來漲價(jià)，我們也是在索尼A7M2上見證過了的。
如果說佳能利用 Dual Pixel 提升寬容度的官方可能被堵上，那么最值得期待的也許還是 Magic Lantern ，他們可以用第三方身份來實(shí)現(xiàn)該功能，可以說盡可能避免了法律上的風(fēng)險(xiǎn)，而佳能的機(jī)身，也可以得到與索尼傳感器機(jī)型一戰(zhàn)的機(jī)會(huì)……
可是5D4仍然比一套A7R2加上適馬MC-11還要貴。
<a id="dync">關(guān)于寬容度提升的其他手段</a>
還有其他的寬容度提升方案，試舉例。
機(jī)內(nèi)多拍HDR
一個(gè)是差不多2009年左右興起的功能，可能最早出現(xiàn)的是索尼帶X的小型數(shù)碼相機(jī)，HDR功能。采用了包圍曝光，連拍多張，然后進(jìn)行機(jī)內(nèi)合成，拓寬了寬容度范圍。
之后還擴(kuò)展到了單反和SLT機(jī)型，如α550和α55。特別是后者，因?yàn)榈靡嬗诠潭ㄊ桨胪该鞣垂忡R，連拍速度提升，使得可用性極高。
](http://dc.watch.impress.co.jp/img/dcw/docs/342/278/03.jpg)
但是這樣的照片，不能拍攝動(dòng)態(tài)的物品，或者說同時(shí)性要求高的對(duì)象。
區(qū)域匹配和高光色調(diào)優(yōu)先
柯尼卡美能達(dá)末代機(jī)型上有一個(gè)功能，可以選擇讓特定ISO條件下，擴(kuò)展高光或者陰影寬容度表現(xiàn)，接近1EV，該功能被稱作 Zone Matching，譯作區(qū)域匹配。
索尼接盤后，僅在有限的幾臺(tái)機(jī)器上有出現(xiàn)該功能。
佳能公司在1Ds MarkIII(差不多40D的年代)，在機(jī)器上配置該類似功能，與索尼不同，佳能在EOS數(shù)碼機(jī)身上，從上到下都配置該功能。其被稱作 Highlight Tone Priority，譯作 ** 高光色調(diào)優(yōu)先 ** —— 雖然說怎么看這里Tone翻譯作『影調(diào)』都更好……但還是那句話，佳能開心就好～
HTP可以讓高光好約一檔，比如你可以看看DPR的7D評(píng)測(cè)；同時(shí)，開啟該功能時(shí)，佳能會(huì)提示用戶，暗部噪點(diǎn)可能會(huì)輕微增加。
不論是 HTP 還是 Zone Matching ，這兩個(gè)有點(diǎn)相似的功能都不是DRO那種jpg玩玩的野雞貨，而是實(shí)打?qū)峈AW文件有效的功能。
當(dāng)然，很有意思，我身邊用佳能的朋友，似乎沒幾個(gè)聽說過該功能；反而是DP Review在馬三到40D的時(shí)代就注意到了，所以他們家的動(dòng)態(tài)范圍評(píng)測(cè)，都會(huì)標(biāo)注是 HTP On 還是 HTP Off 的測(cè)試條件。
被遺忘的富士公司
其實(shí)在 Dual ISO 的論文之前，富士公司就在自己特有的 SuperCCD 上實(shí)踐過不同像素采集不同曝光條件的可能。具體來說，就是末代的單反 S5 Pro 最有代表性。閃卓博識(shí)曾經(jīng)轉(zhuǎn)載過 Ryan Brenizer 的關(guān)于S5驚人寬容度的文章 （沒錯(cuò)，這個(gè)人就是Brenizer Method的發(fā)起人）
為什么不玩下去，可能有說不清道不明的原因……比如財(cái)務(wù)？
富士公司在X100大賣之后，走的則是定制傳感器的路子，應(yīng)該就是索尼公司來制造，但是排序等由富士公司來設(shè)計(jì)的 X-Trans 傳感器……不知道會(huì)不會(huì)有一天回到寬容度的路子上。
Super CCD 使用了六角形的像素排布，從有限空間來看，還有分辨率提升的優(yōu)勢(shì)。索尼公司電影機(jī)上的菱形排布（Q67排列、Q67 sensor pattern）與此應(yīng)該也有借鑒關(guān)系，例如F65，也有看到。不過這個(gè)和寬容度提升的關(guān)系，相對(duì)就不大了。
<a id="reff">參考鏈接</a>
佳能的介紹
全像素雙核CMOS AF - 佳能(中國)
http://www.canon.com.cn/specialsite/dualpixelcomsaf/
EOS 70D開發(fā)訪談 - 佳能(中國)
http://www.canon.com.cn/specialsite/eos70d/interview.html
全像素雙核CMOS AF（Dual Pixel CMOS AF）對(duì)應(yīng)鏡頭一覽 - 佳能(中國)
https://www.canon.com.cn/products/camera/eos/data/dual_pixel_cmos_af.html
Dual Pixel CMOS AF的解析
撞針前輩關(guān)于雙像素對(duì)焦的解釋
《草評(píng)Canon Dual Pixel CMOS AF》
http://blog.sina.com.cn/s/blog_537633d70101cdqt.html
媒體們解讀Dual Pixel RAW
5D IV 正式推出，解構(gòu)新功能「Dual Pixel RAW」 - Photoblog.hk
http://photoblog.hk/wordpress/169304/5d-iv-%E6%AD%A3%E5%BC%8F%E6%8E%A8%E5%87%BA%EF%BC%8C%E8%A7%A3%E6%A7%8B%E6%96%B0%E5%8A%9F%E8%83%BD%E3%80%8Cdual-pixel-raw%E3%80%8D
Canon 5D IV Dual Pixel RAW Insights - imaging-resource.com
http://www.imaging-resource.com/PRODS/canon-5d-iv/canon-5d-ivDUAL_PIXEL_RAW.HTM
Canon EOS 5D Mark IV First Impressions Review - DP Review
https://www.dpreview.com/reviews/canon-eos-5d-mark-iv-first-impressions-review/5
Dual ISO相關(guān)
Dual ISO - massive dynamic range improvement (dual_iso.mo) - Magic Lantern Forum
http://www.magiclantern.fm/forum/?topic=7139.0
Open Source Brings High-End Canon 5D MK III Dynamic Range Closer to Nikon D800 - Zdziarski's Blog
http://www.zdziarski.com/blog/?p=2792
Canon DSLR 解封 - 淺談Magic Lantern (Part 02) - Dual ISO
http://www.dcfever.com/column/read.php?id=2739
松下的Dual Native ISO
Panasonic Varicam 35 has a dual native ISO of 800 and 5000 – how do they do it? - NEWS Shooter
http://www.newsshooter.com/2014/11/28/panasonic-varicam-native-iso-of-800-and-5000-how-do-they-do-it/
Michael Cioni 關(guān)于 Dual Native ISO 的演示
https://vimeo.com/112329673
之乎 于2016-09-01
特別感謝基友群討論與指導(dǎo)，感謝丁丁陪同佳能展廳“踢館”。
