从市场策略和CMOS技术角度，谈谈被戏称牙膏厂的佳能

一说牙膏厂，可能最出名的就是相机里的佳能和半导体里的英特尔了，其实两者从市场和技术角度的遭遇都有几分相似之处——都是销量的霸者，近期都遇到了竞争对手的强力冲击，同时也饱受玩家调侃之苦。不过今天暂时不分析英特尔，简单来说小胖从未觉得它在挤牙膏，它这些年的发力点并不在性能端而已，而且商用领域它始终是高速前进的……今天主要说佳能，一个被“挤牙膏”的品牌。

在差不多10年前，佳能不仅是销量王，同时也是口碑王，在那时候无论职业摄影师还是高端玩家的第一选择都是经典无比的无敌兔，现在随手一搜都能搜到很多由它拍摄的经典风光照（对，我就是要强调风光照这一点）。

而这也是佳能被称为牙膏厂的开端，最主要的原因就是——竞争对手索尼开大：在2007年低调首推内置列并行ADC的IMX021，于自家A700、尼康D300上试水之后，2012年全画幅IMX094横空出世。这可以说是一块出道即巅峰的CMOS，以此为基础的索尼A7R、尼康D800、D800E、D810将本底噪声抑制到了一个质变的级别（热噪也控制得十分优秀，当然这也是尼康的功劳），因此动态范围、高感成像大爆发，甚至碾压了当时的中画幅CCD，让风光拍摄的时间关键时间节点变得更充裕，而且通过堆栈，以及后来有CMOS防抖的各家都推出了像素偏移功能来进一步增益采样率、信噪比，各方各面都大幅增加了出片率，因此当年从佳能5D2跳到尼康D800或索尼A7R系列的一线风光摄影师不在少数。

而佳能当时在干啥？跟英特尔一样，佳能半导体玩的是传统Tick-Tock套路，5D2到5D3的改进很小，主要就是CMOS的无缝微透镜技术提高模数转换率，因此增强了高感，内核并没有什么变化，也正是因为与竞争对手（主要就是索尼）在策略上的大不同，体现在产品上一下子就拉开了差距，所以，不是佳能进步慢，而是对手跑得太快！佳能在半导体上的策略从稳妥的角度来看其实是没有问题的，这也从侧面反映出索尼的胆子的确很大，在那个一直保持亏损的运营状态下，还敢以牺牲良率为前提往CMOS电路里塞ADC，后来也证明它这招是真管用了。

佳能直到2016年初的80D才回过神来，开始内置ADC（为什么都是从APS-C开始？因为APS-C良率高），但比起同阶段的尼康D7200和索尼A6300依然被吊打，一来因为是初代集成结构，二来佳能的APS-C本身就比索尼/尼康的APS-C画幅小个10%出头，自然不是对手。这里需要解释一下 上比较流行的一个观点：佳能的工艺落伍，具体来说就是模拟层的制程远逊于竞争对手，但事实上这只会带来一个问题：功耗和发热更高（30Wh电池的1DX2实时取景续航：260张……），并不会对成像素质产生质的差别，因为即便都是数字电路，图像传感器的主频至今也都是50MHz的水平，完全不能跟处理器或显卡核心相比，因为频率根本不是决定其性能的关键，就算是当年500nm制程时代，理论上把ADC单元做进CMOS里也没有什么问题，佳能没这么做是出于何种理由就不清楚了，反正从80D开始的1DX2、5D4就全都把ADC内置了，但结果就是活生生比对手慢了一拍，所以即便5D4已经达到了佳能机身动态范围的最佳水准，还是不如D850、A7R3甚至A7M3等竞争对手。

其实就是研究动态范围，也能发现一些有趣的深层事实，以5D4和D850为例，后者是目前动态范围和宽容度最高的全画幅机型，这几乎成为了公认，但如果我问你：在全部信号放大增益下，也就是全ISO数值下它都能保证碾压5D4么？请看DxO的动态范围测试表：

有木有发现，标称ISO 800越靠前D850越是吊打，但从标称ISO 800开始两者就基本相当，到标称ISO 1600之后5D4反转，这种诡异的曲线说明了以下几件事：内置ADC的5D4后端噪声在大通光量，也就是散粒噪声信噪比很高的情况下依然拖了后腿，导致低ISO总体信噪比被踩在地上摩擦。但当ISO提升，即数字信号放大器增益倍率提升，通光量下降而导致散粒噪声信噪比激增，后端噪声被淹没，而佳能CMOS的前端其实做得挺不错，因此到了高ISO的时候弱点被掩盖，优点被放大，实现反转，除此之外18%中性灰信噪比、灰阶范围测试里，在同标称ISO数值下5D4全程压制D850，色深也基本处于相同水平。但D850牛就牛在有ISO 64（你咬我啊~），以及更高像素缩图后的成像素质提升，可以把原始尺寸里输掉的扯平，扯平的变成胜利收场……所以虽然戏称挤牙膏，但事实上两者的差距并没有想象中那么巨大。

这也就引入了下一个话题：从技术层面来讲，都是单反结构的尼康要更思进取一些，从D810开始还通过增加光电二极管阱容的方式实现了原生ISO 64设计，这又让它原本就先行一步的动态范围变得更加夸张，D850更是一举达到了44X33级中画幅水准，而即便是同底的索尼机身却没有采用这一设计，原生只能到ISO100，动态范围方面无论如何都无法超越ISO 64的D850。但就算是这样，佳能也有自己走在前面的技术，首先是全像素双核对焦，这不是单反必备的技术，显然是为未来的无反机型做准备（你要说有利于视频对焦也行，即便当代佳能的视频功能并没啥看点），其次是近期佳能正式公开了三块新CMOS，意图也很明显：秀肌肉！

第一块是1.2亿像素APS-H画幅120MXS，全像素输出9.4fps，足足配了28条读取通道，码率720Mbps，色深10bit，内置ADC，功耗2.5W。这块CMOS秀了好几处，首先是速度：内部数据量18Gbps，4条读取通道为一组总计7组（通常CMOS的读取通道为8条），老子就不上堆栈，靠通道数硬抗！其次是为高像素实用化试验新技术，这块CMOS的像素密度很大，单位像素仅2.2微米的宽度，佳能用了新的电路设计来填补像素空隙，提高量子效率，除此之外让原本与像素一一对应的浮置扩散电路变成1对4，简化了CMOS结构，而且可以让光电二极管做得更大一点，提高灵敏度和动态范围，随机噪声均方根值仅2.1，对未来高像素实用化的发展很有意义。第三点是通过加快采样保持电路开关速度，来提升模数转换速度，这同样也是为加速而生的重点领域。

第二块是仅仅2/3英寸的全局快门CMOS：3U5MGXS，输出帧速为120fps，其实它最大的设计特点在像素点的微透镜上，佳能加入了一个导光结构，可以让倾斜入射的光线也能更准确抵达光电二极管，15度斜射的光线信号强度从21%提高到了62%。这项技术就更是未来向了，其目的是在告诉大家：我也在做这个东西！

第三块比较特别，以16:9比例36mm X 20.5mm打造35MMFHDXS，总像素只有220万，单个像素的边长达到19微米，面积非常大，而这种设计带来的好处有2个：首先是灵敏度，也就是量子效率很高，黑白成像在500nm波长的量子效率为70%左右，每秒每lux灵敏度达到了1100000e（RGB版，e即electrons，电子），最高ISO是可怕的4560000……前面提到的1.2亿像素120MXS此数值仅10000e；其次是满阱容量变大，在基础放大倍率的前提下，阱容可达61000e，还是以120MXS为对比，它的阱容为10000e，而根据动态范围=满阱容量/零输入本底噪声的定义，满阱容量是决定动态范围的两个关键因素之一，换句话说就是输出分辨率虽然只有全高清，但动态范围会达到一个新高度。

光子撞击光电二极管之后形成电荷，但这块CMOS的单位像素，也就是单位光电二极管积很大，而电荷转换电极位于二极管的旁边，离它越远的电荷电位越低，转换速度越慢，所以对于这块CMOS来说，攻克电荷转移速率不均就成了一个主要课题，佳能的做法是把整个光电二极管区域以电荷转换电极为中心设计了一个梯度电场，越远位置的电荷电位越高，移动速度越快，实现整个发光二极管区域光电转换可以同步。

35MMFHDXS这块CMOS主要秀的就是灵敏度，这对于航空航天、深海探测、电影等行业领域有很强的未来指向性。

看完佳能秀的这三块新CMOS，小胖认为佳能算是把它能最快速度体现到成品端的技术储备都拿出来了，接下来的CMOS在大家最不忿的的动态范围上小胖觉得也会逐步赶上来，因为就像前面所说，对于民用级CMOS而言，原生ISO100已经成为最大的限制，换句话说就是索尼已经走到了一个瓶颈的位置，发展速度会稍稍放缓，这就给了佳能追上的机会。D810/850通过提高阱容来实现原生ISO是一个突破方向，这极有可能就是索尼CMOS的下一个发展目标，但大家也看到了，在这方面佳能同样已经开始着手，所以就未来5年的CMOS技术来看，它们很有可能回到同一起跑线上。

当然，佳能挤牙膏也有一定程度是体现在产品布局上，比如6D系列，无论对焦系统、机身做工等各个方面与5D系列都存在很明显的规格鸿沟，6D2虽然用了相对前代还算看得过去的对焦系统，但祖传5D3工艺的CMOS在大环境下显得“槽点满满”，尤其是在近期索尼同样定位入门全画幅的A7M3衬托下就更那啥了。其实索尼在A7M3出来之前，入门与高端的差距也大得不止一点点，尼康好歹6和8 之间还有个7，哪怕那个7显得有一些高不成低不就，但至少多个选择啊……事实上佳能一直都是最恪守等级制度的那个品牌，尼康索尼都挺喜欢玩以下犯上的套路，让人感觉诚意满满，如果你是从这个角度说它挤牙膏，我觉得OK。

镜头方面佳能最近的槽点应该是不温不火升级的24-105mm F4L，和与预期有一点差距的85mm F1.4L，但严格来说它们都符合自己的定位，所以算不上挤牙膏。别忘了TS-E的那一堆新品可是独家的……

新全画幅无反时代就要来了，据说佳能的新品沿用了5D4的CMOS，其实这也算是稳妥设计，如果能把CMOS防抖也加进去就有点意思了（它申请了专利，但专利往往是保护知识产权），现在索尼一个劲儿地往高速化方向发展，用户态度也从来都是“我只管规格好看，比别家强，至于用不用得上是我的事儿”，这就导致了严重依赖机械加工的单反结构在数据上远不如刷逻辑电路的无反好看，换在5年前都算是旗舰级才专属的10fps连拍，现在索尼最入门的全幅无反标配……就未来发展空间来看，佳能尼康宾得等传统单反巨头难免会走一些弯路，挤牙膏这种事情无论是主动还是被动，大家只能心态佛系一点了，毕竟现在看来动态范围渣到爆的佳能5D2也依然出了非常多好片的，了解得更细的目的是为了别想太多，大家还是好好出片吧。