3月3日消息，小米系統(tǒng)詳解相機(jī)在3年前，模塊小米12S Ultra首次嘗試了模塊化鏡頭設(shè)計(jì)，光學(xué)如今在小米15 Ultra，打破小米帶來了全新的手機(jī)模塊化光學(xué)系統(tǒng)。

通過類似相機(jī)系統(tǒng)的邊界可插拔光學(xué)+機(jī)身組合，協(xié)同手機(jī)的小米系統(tǒng)詳解相機(jī)ISP與算法，將“大底+高素質(zhì)鏡頭+強(qiáng)悍計(jì)算”融為一體，模塊讓用戶在保持手機(jī)便攜性的光學(xué)同時(shí)，擁有可與專業(yè)相機(jī)接近的打破成像質(zhì)量和操作靈活性。

形態(tài)與硬件

1、手機(jī)原型機(jī)形態(tài)

該模塊由“鏡頭+傳感器”一體化封裝，邊界無額外的小米系統(tǒng)詳解相機(jī)計(jì)算、存儲(chǔ)、模塊或電池等元件，光學(xué)日常攜帶和操作更具移動(dòng)屬性。采用磁吸連接方式即可與手機(jī)組合，無需額外配對或冗長的連接過程。

體積輕量化，厚度控制在約30mm，即插即用的設(shè)計(jì)理念，為后續(xù)多焦段、多功能鏡頭組合提供了極高的靈活度。

2、M4/3畫幅的“超大底”傳感器

在手機(jī)影像領(lǐng)域，“1英寸”CMOS已經(jīng)是當(dāng)前機(jī)內(nèi)可容納的極限。基于當(dāng)下的堆疊技術(shù)和光學(xué)模組設(shè)計(jì)技術(shù)，我們認(rèn)為現(xiàn)狀短期之內(nèi)不會(huì)改變。

為了獲得顯著更好的畫質(zhì)，“小米模塊光學(xué)系統(tǒng)”的目標(biāo)便是直接使用M4/3傳感器。（如果1英寸被稱為手機(jī)的“全畫幅”，那M4/3就相當(dāng)于手機(jī)的“中畫幅”）；這顆定制CMOS的具體型號和性能細(xì)節(jié)仍在保密階段，暫以“光影獵人X”代稱；1億像素規(guī)格，在理論上可以充分發(fā)揮鏡頭的高解析力。

光學(xué)部分：源于移動(dòng)光學(xué)的極限縮小

1、新設(shè)計(jì)的鏡頭，拒絕傳統(tǒng)相機(jī)規(guī)格

市面上已有的Micro Four Thirds（MFT）卡口鏡頭雖種類豐富，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不適配手機(jī)形態(tài)。MFT卡口的法蘭距高達(dá)18mm，這意味著在任何鏡組高度之上還要再增加18mm的厚度，這對于一款具備移動(dòng)基因的技術(shù)來說是不可能接受的。

另外，傳統(tǒng)相機(jī)鏡頭多基于雙高斯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)部由球面鏡（即玻璃的每一面都可以視為是一個(gè)球面的一部分）排列組合而成。這種鏡頭量產(chǎn)難度低、穩(wěn)定性強(qiáng)，但體積大–尤其是大光圈鏡頭，需要增加鏡片來矯正邊緣畫質(zhì)。

為了在體積上有所突破，我們選擇果斷拋棄公版方案；基于我們在移動(dòng)光學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，從零開始設(shè)計(jì)一款全新鏡頭。這套鏡頭采用類似手機(jī)主攝的全非球結(jié)構(gòu)，但因?yàn)榉艑捔酥亓肯拗?，每一枚鏡片都采用素質(zhì)更高的玻璃材質(zhì)。

這樣法蘭距僅有傳統(tǒng)M4/3相機(jī)的10%，但焦距達(dá)到了等效35mm，光圈值為f/1.4，也就是我們常說的“人文之眼”，充分利用專用模組的“定制化”優(yōu)勢，大大提升光學(xué)設(shè)計(jì)自由度，縮小鏡組體積。

2、體積與畫質(zhì)并存

在做好體積控制的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)也竭力保證更高的光學(xué)素質(zhì)：采用全玻璃鏡片，而且是非球面全玻璃鏡片，經(jīng)過多次優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們在解析力、色差等各個(gè)指標(biāo)上達(dá)到了普通可換鏡頭的水平，用一半的體積達(dá)到同等光學(xué)指標(biāo)，是非常巨大的提升。

而這樣的光學(xué)設(shè)計(jì)是和這顆傳感器1:1匹配設(shè)計(jì)的，針對一億像素、CFA、CRA等指標(biāo)均達(dá)到了最佳匹配設(shè)計(jì)。除此之外我們在工廠里還對每一對傳感器+鏡頭的組合做了標(biāo)定校準(zhǔn)，每次拍照時(shí)都會(huì)使用這些和自身光學(xué)系統(tǒng)綁定的標(biāo)定數(shù)據(jù)，這在可換鏡頭相機(jī)上是做不到的。

3、一體化多樣化潛力

除35mm F1.4之外，這套模塊光學(xué)平臺未來也有可能依托“手機(jī)+模塊”的模式在相同卡口接口下擴(kuò)展不同品類——例如移軸鏡頭、微距、潛望式長焦等，讓專業(yè)攝影師和影像愛好者在移動(dòng)端擁有更多玩法。

數(shù)據(jù)傳輸：高速無損的LaserLink接口

1、業(yè)內(nèi)普遍的難題：帶寬與延遲

此前出現(xiàn)過類似外置鏡頭或相機(jī)模塊的產(chǎn)品，但多少都存在預(yù)覽卡頓、取景延遲大、畫質(zhì)損失、需要配對和充電、使用體驗(yàn)不便利等問題。一切問題都源自帶寬的瓶頸。

在需要“實(shí)時(shí)預(yù)覽+高質(zhì)量記錄”場景下，若僅依賴Wi-Fi或藍(lán)牙，就必須對畫面信號做大幅壓縮，極易造成預(yù)覽卡頓、畫質(zhì)損失。此外，如果要將完整RAW數(shù)據(jù)傳回手機(jī)進(jìn)行計(jì)算，遠(yuǎn)高于常規(guī)視頻流的帶寬需求，也讓傳統(tǒng)無線方案難以勝任。

2、采用光通信的高帶寬方案

為了保障“CMOS原始信號”能和手機(jī)端ISP鏈接不降質(zhì)地傳輸，小米光學(xué)研究所定制開發(fā)了LaserLink近紅外光通信技術(shù)：

四路CSI-22.5G，合計(jì)10Gbps的帶寬，支持實(shí)時(shí)傳輸未壓縮圖像流

時(shí)延僅20ns，遠(yuǎn)低于常規(guī)無線或有線轉(zhuǎn)譯的延遲

模塊體積僅3.75x4.5×1.7mm，能很好地嵌入手機(jī)和鏡頭模組連接區(qū)域，不破壞外觀，也幾乎不影響內(nèi)部堆疊。

系統(tǒng)整合：融合式移動(dòng)影像工作流

帶寬問題的解決，讓我們獲得了一個(gè)優(yōu)雅的架構(gòu)：Sensor和AISP之間可以借助MIPI協(xié)議直連，這就和手機(jī)的內(nèi)置鏡頭沒有任何區(qū)別。

實(shí)際上，我們可以直接復(fù)用已有的ISP、NPU以及AI算法，可以和這顆大底CMOS配合實(shí)現(xiàn)迅捷的圖像處理：自動(dòng)對焦、動(dòng)態(tài)照片、萬物跟焦等原本在手機(jī)端成熟的功能可以“無縫映射”到大底鏡頭的成像流程中；拍攝后，無需多余的導(dǎo)入與壓縮，即可直接將照片保存在手機(jī)相冊，利用手機(jī)完善的照片編輯軟件或第三方專業(yè)App進(jìn)行后期。

我們將這種“伸手即用、即插即拍”的體驗(yàn)類比于AirPods之于音頻生態(tài)：不需要以往繁瑣的配對操作，也無需額外安裝獨(dú)立App。在工業(yè)設(shè)計(jì)與交互設(shè)計(jì)上，這套模塊化系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上讓專業(yè)相機(jī)“隱藏”在手機(jī)背后。

結(jié)語

小米光學(xué)研究所的“小米模塊化光學(xué)系統(tǒng)”并非針對單一產(chǎn)品的升級，而是為整個(gè)移動(dòng)影像生態(tài)提供了新的思路。在未來，手機(jī)也許會(huì)進(jìn)一步“蠶食”專業(yè)相機(jī)的使用場景：更便利的交互、更強(qiáng)大的ISP算力和更靈活的鏡頭組合，讓人們在日常與專業(yè)之間無縫切換。

又或者，也許會(huì)和現(xiàn)在一樣，更充分地激活用戶的創(chuàng)作熱情，讓更多人對影像感興趣、反向帶動(dòng)相機(jī)市場。這套預(yù)研平臺的種種努力，也為行業(yè)帶來更多靈感：或許下一步能夠?qū)⒏鞣N專業(yè)級鏡頭形式以“磁吸+光通信”方式帶入手機(jī)，加速專業(yè)影像生態(tài)的全面“移動(dòng)化”。

正如團(tuán)隊(duì)所言，這仍是一款預(yù)研技術(shù)，無論鏡頭素質(zhì)還是軟件算法，都將持續(xù)打磨。未來隨著光學(xué)設(shè)計(jì)、軟件調(diào)優(yōu)、乃至與其他影像品牌的合作日漸成熟，這套系統(tǒng)或許有機(jī)會(huì)進(jìn)入真實(shí)的消費(fèi)級產(chǎn)品序列，請大家期待。