突破or杂耍 看后对焦技术死磕光场相机

（原标题：突破or杂耍 看后对焦技术死磕光场相机）

松下在25日正式发布了全新固件，也就是所谓的“后对焦技术”。对于这个名词大家可能有点陌生，那么换一个说法就是：先拍摄后对焦；而与其类似的产品大家一定很熟悉：光场相机。近年来，光场相机已经被炒得火热，而手机厂商也已经把“先拍摄后对焦”当成了宣传的噱头，究竟什么才是“光场相机”，这一次真正在相机上实现的先拍摄后对焦又是怎样的技术？下面笔者为大家一一解答。

·光场相机到后对焦 理论相差甚远

在最近，随着光场相机的正式上市，很多地方开始流传出一个“光场相机彻底淘汰单反”的言论，很多朋友还在争论这个话题是否成立的时候，松下悄无声息的把后对焦技术固件放了出来，这是第一次在相机上实现后对焦技术，下面我们就来先看一下这个固件的操作和使用。

松下后对焦技术演示

关于光场相机，虽然技术上很前卫，但是实际效果却并不是那么理想，最新上市的光场相机大概等于一英寸的传感器，有效图像像素为500万左右。这里我们来温习一下光场相机的故事，光场相机简单来说就是通过对光线进行计算，而获得一组“光的数据”，而不是我们传统成像中的光学投影数据。这种“影像”，并不是真正的成像，所以没有景深的概念，可以通过计算来获得一张可以变换景深的照片。

对光场相机来说，最大的悲哀莫过于与后对焦技术所混淆，很多专业媒体也将这两者混为一谈

   显而易见，光场相机中，我们所操控的是“景深”；而手机和相机中，后对焦技术操控的是对焦点的位置。不过在目前的技术条件下，无论是光场相机还是后对焦技术，在目前的适用范围下，最常见的应用就是先拍摄后对焦，也就是拍摄一张“泛焦”的照片，然后通过后期选择来确定焦点。但是，虽然效果一致，后对焦技术与光场相机在成像层面不同：后对焦技术是对焦层面，技术实现靠改变的焦点；而光场相机的技术层面是景深，技术实现靠控制成像景深。这一点，我们在后面文章会有做深入说明。

下面我们就来看一下现在的先拍摄后对焦技术是如何实现的，相机上的实现原理和最近热门的“光场相机”又有什么不同。

第2页：后对焦技术 早已诞生为何相机不行

·后对焦技术 早已诞生为何相机不行

首先我们先不谈光场相机，先看一下今天的主角，也就是松下全新推出的后对焦技术。不过对于熟悉手机的用户来说，后对焦技术肯定不会陌生，在手机上，这个技术这两年已经不是新奇的事情了，甚至于有些APP也可以实现这个功能。

手机上的后对焦技术一点不新奇了，很多品牌都有推出，但是！为什么相机不行呢？

所谓后对焦，基本原理都是拍摄一系列的不同焦平面照片，然后通过机身软件整合为一张照片，来进行后期选择焦点，手机或者相机来获得这种照片，根本原理在于“快速的图像采集”。

以手机为例，手机上非常有名的“先拍摄后对焦”可以算Google为Nexus上提供的一套拍摄系统，看上去这套系统与光场相机非常一致，不仅可以实现景深控制，而且可以实现不同对焦转换。但是这套系统的基础，就是“拍”和“算”。手机进行一系列的特殊连拍，也就是每一张之间改变焦点位置，就可以得到一系列的不同景深范围的照片，加以计算，这样我们就可以后期选择不同的对焦点了。

谷歌的软件效果展示

谷歌的软件效果展示

这个技术看起来很简单，但是对于相机来说实现起来并不容易。相比于手机来说，手机做得到而相机做不到的原因有以下几点：

1、相机像素更高，而实现拍摄不能时间太长，所以需要短时间的极高速连拍，这对相机的处理性能，机身缓存和传感器的刷新率都有很高的要求。

2、比起手机，相机镜头的驱动也是问题。以目前来看，手机完成拍摄时，除去计算时间，拍摄时间一般时间在0.3-0.5秒，而且需要实现至少10张的不同焦点拍摄。对于相机来说，由于像场更大，需要更多的张数以实现不同焦点的覆盖，所以需要在极短时间内驱动镜头完成十几次甚至几十次的精准对焦，这对于镜头驱动也是个考验。

3、非常重要一点在于功能实用性。手机上的后对焦软件基本上就是噱头为主，拍摄五张照片，就能让人感觉很新鲜，但是相机上没有三十张选择，多少人会觉得这个功能有用呢？

单反相机要驱动大镜头，完成30张快速拍摄，不是个容易的事情吧？

有人说用相机连拍实现呢？其实不现实，目前我们正常相机的连拍速度，最高也就60fps（尼康1系列，可用60fps速度连拍20张），但是这个状态下，对焦是一个非常严峻的问题。而对于其他相机来说，一般最高速度似乎也只有15fps，不过这个速度对于实现先拍摄后对焦并不能胜任。

·松下如何实现 靠视频不靠连拍！

好了，既然相机实现后对焦技术说白了就是要提高相机的图像采集速度，那么松下的新固件是怎么实现的呢？靠连拍肯定不行，所以松下借助了自身的优势，4K视频！

既然连拍靠不住，松下用视频功能实现了先拍摄后对焦

对于4K视频来说，分辨率达到了3840×2160，也就是大概830万像素左右，虽说比起单帧照片还是差了点，但是至少比现在光场相机不足500万的分辨率，还是要高出不少的，而且毕竟松下是M43画幅，可以更换镜头，通用性上也要好很多。

对于视频来说，松下4K视频帧率为30fps，由于不需要快门运动单纯是传感器的信号刷新，因此松下可以实现短时间内的视频刷新，从而获得一组不同焦点的照片，而且M43微单镜头普遍较轻巧，对焦驱动也比更大的单反镜头容易很多。在拍摄后对焦照片时我们可以发现，其实松下在机身内是产生了一个一秒的4K视频。所以，所谓的后对焦技术，其实就是这一秒视频压缩成了一组照片。

其实，拍摄的是一秒的4K视频

对于松下来说，笔者和同事们一致认为松下的后对焦技术还是非常有实用性的。松下相机可以使用这一秒的视频进行无限读取，也就是我们可以随时导出不同的对焦点照片，而且对焦点基本上遍布全屏幕。

后对焦展示

后对焦展示

事到如今，松下的拍摄理念已经非常容易理解了，松下其实也并没有解决高速连拍时的图像处理问题，而是利用自身优势依靠高帧率视频实现了“低像素的连拍”。这样一来，未来所有的4K相机几乎都可以采用这种技术，所以后对焦技术想要普及似乎是一件非常容易的事情。

另外一点是，与光场相机依靠多传感器实现不同，后对焦技术是完全依赖于相机本身，因此我们可以看到例如尼康的1系列微单，凭借60fps的连拍速度，以及尼康的镜头驱动速度，很容易就实现更高像素的后对焦拍摄。

第4页：更为高阶 光场技术为何不被接受

·更为高阶 光场技术为何不被接受

下面我们再看回光场相机，虽然两者在现在来看使用时基本差不多，都是拍摄完照片，然后选择焦点，但是两者之间还是有很大的差别的。可以发现，后对焦并不是光场，只是一系列的连拍所营造出来的景深不同，所以相比于真正的光场相机，后对焦技术并不能实现真正的景深变化。

光场相机的成像计算公式，看上去眼花缭乱，笔者想说的是：真正光场相机的图像，其实是算出来的！

很多媒体朋友们将光场相机“玩具化”，认为这是一种非常没有使用价值的玩具相机，但事实上，光场相机的理论最早诞生于1936年，这一理论已经经历了数代人的辛苦研究。光场相机有着非常复杂的数学和物理逻辑理论做支持，根本原理在于追踪“光线”，而不是追踪光线的投影。

相机成像，其实就是小孔成像

我们知道，现代相机的成像理论基于“小孔成像”，也就是依靠光线投射到成像媒介上，而光场相机在镜头和传感器中间加入了数万个微透镜，从而传感器捕捉的不是单纯的色彩信息，而且包括整体的光线信息，从而可以通过数学公式计算出物体信息。

不能因为现在光场相机的技术不够好，就全盘否定光场相机的技术

也就是说，对于光场相机来说，景深是可以控制，可以选择景深可深可浅！甚至可以使用多重景深，而对于光学镜头来说，有且只可能有一个景深。对于后对焦技术来说，其实景深是由镜头决定的，所以，任何所选出的照片，景深是固定的！

对于光场相机来说，其实真正的意义有三个层面：

1、不考虑景深，最显然的理解就是不用考虑对焦，后期要对哪里对哪里。

2、第二层应用价值是景深的可选择性，我们可以随意创建更浅、或者更深的景深，来满足人像或者风光需要。也就是说，想虚化就虚化，想清楚就清楚。

3、最后，由于景深的可控性，我们可以拍摄出双景深范围甚至多景深范围的照片，可以让照片拥有多个距离不同的对焦点。

例如一张风光照片，如果我们可以选择不同的景深，会不会让以后的拍摄有全新的改变

所以，又回到了第一页我们所聊的话题，我们控制对焦和控制景深是两个事情，后对焦技术其实是对焦技术的改善，与光场相机只是看上去相同，却有着天壤之别。使用后对焦技术，每一张照片改变的都是焦点位置，而对于每张图的景深并不能控制。

·任重道远 哪种技术会称霸未来？

最后我们来聊一下后对焦技术的发展与普及。对于后对焦技术来说，目前来看影响发展的主要原因在于速度，因此虽然后对焦技术最适合应用的场景是体育运动、动物拍摄，但是目前来看后对焦技术最多是拍拍人像，拍拍日常。对于专业用户来说，现在无论是光场相机还是后对焦技术，现在都没有太多的用武之地，但是对于入门用户来说，后对焦技术无疑是非常实用的拍摄新功能。

其实hi目前光场相机不只一家在做，但是传统相机方面，松下是第一家使用后对焦技术的厂商

对于风光摄影师、专业摄影用户来说，后对焦技术目前来看实用性并不强，但是对于入门用户来说，后对焦是现在解决出门拍不实的最好方法。后对焦可以让用户专注于拍摄，而不会受到对焦的困扰，拍摄到此一游照可以随意选择对焦点的位置，这一点来说后对焦技术无疑是很成功的。

对于入门用户来说，后对焦使得出门拍照更加随心所欲，但是对于专业用户功效一般

但是对于一种全新的摄影方式来说，单纯局限于“入门用户”无疑是非常没有追求的事情，笔者认为后对焦技术最大的技术瓶颈在于速度！如果速度够快，我们可以将后对焦技术应用到运动场景中，或许以后的100米飞人决赛的拍摄场景就会大不相同了。    

其实光场相机改变的是成像技术，而后对焦是最现实的拍摄方式的改变

对于光场相机来说，现在的技术局限实在是太大了，而且Lytro在亏损之际打出了“先拍摄后对焦”的广告，似乎是拉低了自身的逼格。光场相机在未来肯定要比镜头成像更加吃香，但是现在来看，受制于像素太低、速度太慢，功能太过简单，所以大家已经把“控制景深”理解为了简单的“控制对焦点”。

·总结

可以说，松下的后对焦技术是一项非常成功的“新手功能”，而光场相机真正与现在的影像技术平起平坐还需要很长的时间。可以说，后对焦技术改变的是拍摄技术，而光场相机其实是对成像技术的改变。这两者长期以来被混为一谈，但从目前技术来说，后对焦技术是非常适合新手的相机新技术，相信在松下做了第一个吃螃蟹的人之后，会有更多厂商加入这个行列，或许未来的新手拍摄模式也会为此改变吧。