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为挑战EOS新标准而开发的多功能相机

EOS 70D开发访谈

EOS 70D集中搭载了先进的Dual Pixel CMOS AF(全像素双核CMOS AF)及EOS系列孕育的多种功能。关于这款旨在挑战EOS新标准的相机,我们对开发人员进行了访谈。

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那么,首先就“EOS 70D目标用户群”聊一下吧。
安川
EOS 70D具有非常扎实的基本性能与丰富的卓越功能,是一款高品位的数码单反相机。作为EOS 60D的后继机型,我们不仅希望使其满足EOS 50D或EOS 60D的用户,也考虑到了从入门到进阶水平的广大用户。
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EOS 70D最核心的功能是什么?充分利用这一功能,用户的摄影观又会产生怎样的改变?
安川
最重要的就是EOS系列数码单反相机首次搭载的Dual Pixel CMOS AF(全像素双核CMOS AF)。如能灵活运用此功能,进行实时显示拍摄时也能迅速对焦,相信这会改变用户对于单反相机拍摄方式的认识。再有就是基本性能的大幅提升。搭载了DIGIC 5+数字影像处理器、约2020万像素APS-C画幅CMOS图像感应器,且作为EOS系列APS-C画幅相机首次内置了Wi-Fi功能,并搭载了HDR及多重曝光等模式。有效运用这些功能,可使画面表现力再上一个台阶。
渡边
虽说在此之前实时显示拍摄功能也在逐步发展,但此次导入Dual Pixel CMOS AF,可以说是EOS基本理念“快速、舒适、高画质”一次大的飞跃。Dual Pixel CMOS AF最大的优势就是实时显示拍摄时自动对焦速度大幅提升。关于Dual Pixel CMOS AF的特长,一言以蔽之便是“直击目标”的自动对焦。

EOS 70D主要开发者

▼后排左起

相机开发中心 矢野慎一郎

相机开发中心 山中阳平

相机开发中心 大岛英明

相机事业部 副经理 渡边敦志

▼前排左起

综合设计中心 专职主任 宫原和彦

相机开发中心 主任研究员 平居太

相机开发中心 主要研究员 宫成洋

相机事业部 安川里织

采用全19点十字型自动对焦感应器和智能信息显示光学取景器

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首先,请谈谈取景器拍摄时自动对焦感应器的特征与性能。
平居
EOS 70D搭载了全19点十字型自动对焦感应器。除了尺寸略有调整,与EOS 7D所采用的自动对焦感应器是一样的。
安川
在快门按钮旁配置了自动对焦区域选择模式按钮。只需按下它就能轻松选择自动对焦区域,操作步骤简化了很多。另外,自动对焦区域的选择状况可通过取景器确认。
矢野
这款相机搭载了高端机型也使用的人工智能伺服自动对焦II代。因而可实现比EOS 7D精度更高且稳定的被摄体追踪。
——
取景器采用的是智能信息显示光学取景器。
平居
取景器显示所使用的背透型液晶面板,与EOS 7D采用了相同的技术。其原理是通过施加电压使其在背透和不背透之间切换。在昏暗环境下使用红色LED照明,可进一步提高可视性。新加的显示内容有前面提到过的自动对焦区域选择模式和电子水准仪,可以一边观察取景器一边调整相机的水平,是一项十分便利的功能。除自动对焦点和电子水准仪外,还能显示网格线。另外,在进行某些个性化相机设置(如照片风格单色等)时,取景器上还会显示警告标志,在尽量避免拍摄失误方面做了许多考量。
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请详细介绍一下电子水准仪。
平居
电子水准仪在机身背面的液晶监视器和取景器上都能显示。取景器水准仪有图标和自动对焦点两种显示方式,既可单独使用又可同时使用。两种电子水准仪都能以1°为单位显示倾斜程度。不过,在机身背面液晶监视器中的最小刻度为5°。在取景器里用图标表示时有“水平”、“倾斜1°”及“倾斜2°或更高”3种图标形式。在取景器上使用自动对焦点显示时,水平方向倾斜最大可显示6°,垂直方向倾斜最大可显示4°。关于利用自动对焦点的方式,在对焦时自动对焦点无法作为水准仪使用。但如果用这次的新方法,由于在对焦时能通过图标显示倾斜,所以可在对焦的同时精确地把握相机的水平。这也是对EOS提倡的“快速、舒适、高画质”的一种回应。
——
光学取景器是否采用了新设计?
平居
这次取景器的光学系统采用了新的设计。EOS 60D取景器的视野率已经达到了约96%,但EOS 70D的视野率提升到了约98%。我们在努力使取景器所显示的图像接近最终拍下的画面。此外,视野率有所提升的同时视角也变得更广,因此视角自然也比以往机型要宽。
——
能够成功地提高视野率,其技术要点在哪里?
平居
在于五棱镜的更换和目镜的调整。考虑到五棱镜的成像品质和相机的尺寸,我们将视野率设置在了约98%。由于在取景器下置入了快门单元等,设计时考虑到了使它们互不干涉,达到平衡。使用大型眼平五棱镜的高可视性光学取景器。在设计时也注意到了提高视野率的同时不降低取景器的放大倍率与眼点方面的规格,维持了约0.95倍(-1m-1,使用50mm镜头对无限远处对焦)的取景器最大放大倍率和约22毫米(-1m-1,自目镜透镜中央起)的眼点。
EOS 70D自动对焦感应器配置图

中央对焦点在对应F5.6光束十字型感应器基础上,斜向配置了高精度的对应F2.8光束十字型感应器。中央及其上下共3个对焦点所使用的线型感应器上采用了双线错置的配置。使用错开的两个线型感应器进行双重对焦,减少检测被摄体时的偏差。

取景器水准仪①:自动对焦点显示方式

取景器水准仪②:图标显示方式

实现约7张/秒高速连拍的先进技术

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这回的设计使EOS系列APS-C画幅相机首次超越了2000万的像素,并实现了最高约7张/秒的连拍速度,使高像素和高速连拍二者兼得的技术背景是什么?
平居
对于机械设计来说,要实现约7张/秒的连拍速度确实更加困难。消耗电力大、驱动部分的运作等都是面临的课题,这在设计阶段就已明确。为了扫清那些障碍,我们借鉴了开发EOS 5D Mark III时期潜心钻研的技术。要提高反光镜驱动的效率,减小反光镜承受的负荷等,基于这些考虑去设计各个部分。在此基础上使机械部分以约7张/秒的速度运作,同时还得使其消耗的电力不超过规定。
——
从电子设备的角度来看,对实现约7张/秒数值贡献最大的是哪部分?
山中
EOS 70D搭载了DIGIC 5+数字影像处理器,可以说处理能力非常强大。另外,CMOS图像感应器的高速读取能力以及前端模组高速的信号处理等也是重要原因。系统整体的高速运作与约7张/秒这一数字紧密相关。
——
图像感应器由多少条通道进行信号读取?
宫成
8通道。和EOS 60D约1800万像素相比,EOS 70D的有效像素大幅提高至约2020万像素并提高了连拍速度。此外,由于这次还采用了Dual Pixel CMOS AF(全像素双核CMOS AF),信息处理量非常庞大,所以要“超高速”处理信息,就需要一定的技术来支撑。
——
快门单元的寿命大约是多少次?另外,也请就快门单元的特点谈一谈。
平居
快门单元的寿命大约是10万次。此外,这次为了使快门单元小型化还优化了齿轮和凸轮的布局,使其在相机在水平方向上缩小了约5毫米。考虑到最高约7张/秒的连拍速度,各部分都采用了更耐久的设计。具体说来,连快门叶片的材质也做了仔细的考量。
——
采用了双马达系统?
平居
是的。反光镜与快门的动作是各自独立的马达驱动的。所使用的快门马达和EOS 60D相同,但提高了齿轮的效率,可支持最高约7张/秒的连拍速度。此外,还搭载了静音拍摄模式。在通常拍摄时,马达向一定的方向转动,利用弹簧的力抬起反光镜并用马达的驱动力放下反光镜。使用这种方法时反光镜动作迅速,但撞击时很容易产生反光镜振动。而在静音模式下,通过马达的低速反转可以减轻撞击时的振动。将反光镜复位时也比通常拍摄时更为缓慢,全面实现了静音化。
DIGIC 5+数字影像处理器

DIGIC 5+能将CMOS图像感应器传来的约2020万有效像素的庞大信息迅速并恰当处理。DIGIC 5+ 担负着Dual Pixel CMOS AF的高速对焦、图像生成、降噪处理、最高约7张/秒的高速连拍等多项处理任务,使EOS 70D得以兼备高画质和高性能。

快门及反光镜驱动单元

约2000万像素的细腻成像能力

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那么,接下来能否介绍一下新型CMOS图像感应器的特点?
宫成
首先,有效像素约为2020万。与此同时,像素间距约为4.1微米。像素面积变小并不利于像素接收光线,不过,EOS 70D的常用感光度是ISO 12800,并切实保持了动态范围的性能。在此基础上,图像感应器还搭载了Dual Pixel CMOS AF,可谓是新型图像感应器。
——
作为EOS系列APS-C画幅相机中首款超过2000万像素的机型,与约1800万像素级别的机型相比较,能够提升哪些场景的表现力?
山中
举个例子来说,在表现远景中树木和建筑等的细节以及人物的头发等场景中,EOS 70D的还原性是不同的。电脑显示器上将分辨率调节到等倍以上,可以的话放大到200%左右,就可以明白其中的不同了。
——
除了上述内容之外,是否还有其他值得关注的功能?
大岛
EOS 6D首次内置的Wi-Fi功能,EOS 70D也有搭载,且功能相同。不过,EOS 70D作为第二款内置Wi-Fi功能的EOS数码单反相机,还能与其他EOS数码单反相机进行图像传输,传输面等于是更宽了。
山中
HDR和多重曝光等模式与EOS 6D相同并沿用了创意滤镜功能,能够尽情享受多种不同照片表现带来的乐趣。
EOS 70D搭载的图像感应器

无间隙微透镜结构图

图像感应器尺寸约22.5×15.0毫米,像素面积约4.1×4.1微米。在半导体生产流程中引进精细加工工艺的同时,在各像素表面配置了提高聚光率的微透镜,并缩短了和光电二极管之间的距离,提高了光电二极管的光电转换效率。另外还改良了像素内的增幅器,通过提高信噪比实现了高感光度、低噪点和宽广的动态范围。令EOS 70D拥有了卓越的表现力。

提升操作感的可旋转液晶监视器

——
关于可旋转液晶监视器的性能和可视性,有哪些改善的地方呢?
平居
可旋转液晶监视器的可旋转角度、内置液晶面板的大小和点数都与EOS 60D保持一致,但EOS 70D搭载了清晰显示液晶监视器II型。此外,由于搭载了触控功能,外框与TFT液晶面板是无缝连接一体化的设计。并且,为支持触摸操作,还在防反射涂层上面增加了一层防污涂层,不易沾染皮脂的油污,且易于擦拭清洁。
——
听说,可旋转液晶监视器的可动部分比想象的还要坚固耐用,EOS 70D这方面有什么特别的考虑吗?
平居
为提供适当的扭矩和开始旋转的触击感,旋转部分的部件和窝沟都进行了细微的调整。
——
与EOS 60D相比是否提升了操作手感?
平居
操作手感几乎是差不多的,但耐久性提高了。所以即使长时间使用之后,也能保持与新品一样的操作性。具体说来,刚开始旋转液晶监视器时会有一种脱离感,而转动过程中会感觉到摩擦阻力,这些都能长期地保持下去。为了在这样的部分也能让用户体验到高品质,我们都在努力做好。
可旋转液晶监视器

液晶监视器的涂层结构

清晰显示液晶监视器II型采用在空气层中填充光学弹性材料的固体构造。通过抑制反射确保白天在室外也能获得较高的可视性。

展现紧凑感和坚固感的机身设计

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那么,能否介绍一下机身的设计及材料等?
平居
EOS 70D的外壳采用了树脂材料。机身前后的外壳,都使用了具有电磁屏蔽效果的树脂材料。EOS 70D的Wi-Fi单元搭载在拍摄模式转盘的下方,所以仅有机身顶部的外壳使用无电磁屏蔽效果的树脂材料制成。
——
原来如此。如果顶部也用具有电磁屏蔽效果的材料覆盖住,通信功能就很难发挥了。
平居
是的。如果采用包括金属在内的具有电磁屏蔽效果的材料覆盖起来,就无法传输无线电波了。我们也是经过反复讨论得出的结果,才最终决定了这样的样式。
——
机身设计中有哪些尤为苛求的部分?在设计中有什么特别的关键点吗?
宫原
尤为苛求部分有两个,就是以进一步提高“紧凑感”和“坚固感”为关键点进行设计。利用紧致的曲面表现出了机身整体向内收紧的凝缩感。同时还要表现出与相机级别相符的坚固感。机身上中指到小指握持部分的形状沿用了EOS 60D的设计。在此基础上,采用了平缓的曲面设计使食指更贴合。另外,EOS 70D闪光灯两侧的切面采用了更显锐利的设计。切面的轮廓线棱角更为突出,设计强调出了由机身前方到背面的过渡。
Wi-Fi单元的位置

Wi-Fi单元在拍摄模式转盘的下方。

EOS 70D机身

进一步提升“紧凑感”和“坚固感”的机身设计。紧致的曲面和闪光灯两侧的切面令人印象深刻。

对焦时一下便能迅速合焦的Dual Pixel CMOS AF

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接下来谈谈EOS 70D最大的特色——Dual Pixel CMOS AF(全像素双核CMOS AF)的原理吧。与以往的自动对焦相比,Dual Pixel CMOS AF有何明显优势?
渡边
在讲具体性能之前,我想先从整个宏观系统出发说一说。不论什么产品,都时常会出现因某一项新技术或某一种新产品的问世而急剧改变整个市场格局的情况。当我们审视电脑和移动电话业界,就会联想到一些这样的技术或产品。将审视的对象换做佳能的技术及相机的话,1976年发售的佳能AE-1,以及1987年问世的作为EOS系列单反相机原型的EOS650等就称得上是这样的产品。此外,跨入电子时代后,伴随着EOS 3位数系列机型的推出,数码单反相机逐渐普及起来。在这片大潮中,或将改变佳能系列数码单反相机未来格局的技术就是Dual Pixel CMOS AF,而首款搭载这项技术的数码单反相机便是EOS 70D。在技术层面上,也有人评价实时显示拍摄因Dual Pixel CMOS AF而进入了新的时代。我们开发团队也认为这是一项如此有飞跃性的技术。
渡边
首先希望用户了解Dual Pixel CMOS AF对焦时能够“直击目标”。不仅在实时显示拍摄时可以和EOS取景器拍摄时一样一下子迅速合焦,短片拍摄时也能实现流畅的自动对焦。其次,就是搭载了约4030万个光电二极管的佳能自主技术。在图像感应器像面上的每一个像素均可实现相差检测自动对焦功能及成像功能。利用这一技术,不论是在实时显示拍摄还是取景器拍摄中都能享受到EOS“快速、舒适、高画质”的拍摄乐趣。应用Dual Pixel CMOS AF后,可以将液晶监视器看作真正的“第二个取景器”。
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在技术层面上,和以往的系统相比有哪些不同之处呢?
宫成
这次的像素构成将相差检测自动对焦功能与成像功能结合了起来,这是与以往系统相比最大的不同点。实际上,所有像素均具有自动对焦功能,但Dual Pixel CMOS AF的有效范围仅覆盖垂直水平方向约80%的图像拍摄区域。两个光电二极管与取景器用自动对焦感应器相同,可以根据相当于被摄体的脱焦量的自动对焦信号偏差量计算出镜头的驱动量,从而进行对焦。而合并两个光电二极管的信号即可作为传统的图像捕捉像素使用。
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自动对焦速度大约是Hybrid CMOS AF的2倍,与所有镜头搭配都能达到这一速度吗?
渡边
同样加装套机镜头EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 IS STM进行比较,Dual Pixel CMOS AF的速度约为Hybrid CMOS AF II的1.3倍。当然,根据测定条件,结果也会有所不同。另外,如果结合使用连续自动对焦,感觉上速度会更快。说一个数据仅供参考,其速度大约有上代机型EOS 60D的5倍。
渡边
“快速、高追踪性、流畅影像”——充分发挥103支EF镜头的出色性能就能够达到。请一定用EOS 70D创作你的摄影作品,享受它的乐趣!
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这次各位在百忙之中参加我们的访谈,真的十分感谢!
Dual Pixel CMOS AF的模式图

支持Dual Pixel CMOS AF的图像感应器在每个像素中都集成了2个相互独立的光电二极管,且对应同一个微透镜,在自动对焦时,一次可同时捕捉两个视差图像,并利用来自这两个图像的信号完成相差检测自动对焦,就如同使用取景器拍摄时的相差检测自动对焦感应器一样。而在拍摄图像时,两个光电二极管又将汇合各自的图像信号作为一个像素进行输出。这样就能同时实现自动对焦和成像功能。

自动对焦有效范围

与光学取景器的自动对焦相比,Dual Pixel CMOS AF能在更大的范围内对焦。拍摄时可以更专注于构图。