为什么中国一直造不出单反相机,单反相机研发有多难?
先说结论:对于本时代的专业相机,中国厂商能造,已经造过,但毫无竞争力,造不出来有竞争力的专业相机。
看到很多人把单反当成和圆珠笔一样的低技术含量产品,我觉得有必要来科普一下现在的专业相机发展成什么样了:
首先,目前单反几乎全部停止研发新品了,它的专业相机生态位被无反光镜相机(简称无反)取代了,在2025年再讨论单反已经没啥意义了,我这里讲的主要是目前无反的发展。
无反最核心的部件是感光元件,主要是CMOS这种类型,而用于专业相机的CMOS元件在技术上早就卷上天了,不光是中国厂商生产不了,全球都只剩了2个头部玩家——索尼和佳能,十几年前这个行业还有几家能混一下,现在要么被兼并了要么基本上退出专业相机市场了。比如三星曾经也有自己的无反产品线,当年三星CMOS在部分参数上比索尼还有优势,但2017年三星就退出了无反市场。还有尼康,在21世纪初,尼康曾经采用过柯达的CCD(另一种感光元件),而他家的旗舰系列,大多是尼康自己设计,瑞萨代工的,从D700开始,尼康的大部分单反采用索尼CMOS,只有旗舰系列保持了自主设计,一直坚持到了最后一代旗舰D6。而进入无反时代以后,由于相机对CMOS性能的依赖大幅提高,尼康单一的产品线无法维持自家CMOS的竞争力,最终很遗憾地放弃抵抗,彻底投入索尼怀抱,以Z9上市为标志,尼康CMOS也算是退出历史舞台了。
现在高性能的相机CMOS,背照堆栈式已经是进场门槛了,高读出速度、高动态范围、高感光性能,还要有片上相位对焦技术加持,根本不是民用有没有其他厂商的问题,军用也没有,科研、工业用的超高分辨率CMOS还是索尼和佳能为主,除了这两家,其他厂商连成为市场份额里的others都困难,松下算是勉强维持了自主cmos,但它也因为自主生产,最近才加入片上相位对焦,松下相机的对焦性能一直饱受诟病,无论是综合性能还是市场份额,松下都是相机市场的边缘厂商,无法和索尼、佳能正面对抗。
那如果放弃自主制造CMOS,和大部分相机厂商一样采购索尼CMOS,能不能搞出一台无反相机?
能搞,但这时候又会遇到两只拦路虎:镜头和自动对焦技术。
我们先说自动对焦技术,当年百花齐放的相机市场就是被自动对焦技术的普及搞成寡头垄断的,海鸥、凤凰、珠江、长城、牡丹、红梅....我国在手动对焦时代曾经有过很多相机品牌,甚至多到一个省有好几个牌子,但是在自动对焦潮流中没一个活下来的,全都退出了主流市场。国外的情况也没好到哪去,至少倒闭了上百个品牌,曾经在20世纪上半叶占据主流的德系品牌不是销声匿迹就是变成小众高端玩具,日系厂商在自动对焦的时代来临后彻底统治了市场,并且随着自动对焦技术的革新,入场门槛一步步被提高,现在也已经接近CMOS的局面了——头部只剩索尼、佳能两个玩家。
自动对焦技术同时包含了硬件和软件算法两方面的难题,硬件上,镜头马达的性能就足以拉开很大的差距,20世纪80年代末,佳能的USM环形超声波马达一骑绝尘,而到了21世纪20年代,USM马达也成为老旧技术了,佳能自己开发了小型化的nano USM马达和VCM音圈马达,索尼有XD线性马达,尼康也在高端镜头上推出了SSVCM音圈马达,这些先进的马达比行业通用的STM马达推力更大、速度更快、噪音更小,光靠算法是不足以弥补马达技术的差距的。
而在自动对焦的算法上,21世纪20年代后,新的竞争方向是ai深度学习。过去的自动对焦,只是基于对比度、相位差来找到对焦点位置,相机对主体的识别能力很弱,那时候卷的是对焦点数量,早期的单反只有1、3、5个少得可怜的对焦点,在2010年左右,51个对焦点就足以成就一台旗舰级单反。而现在呢?厂商们已经不怎么谈论对焦点数量了,上千个对焦点让这个参数失去了比较的意义(尽管和过去的对焦点含义不完全一致),现在宣传的重点是主体识别,甚至是对主体的局部识别。一开始,只是识别人眼,然后主体识别的深度和广度都得到了扩充,深度上,现在对人体的识别极为细致,不光是人眼,面部、头部、关节、整个人体的动作都可以被识别了,对焦系统甚至能根据人体的动作自动切换焦点到最重要的主体上,比如足球赛中正在射门的人。而广度上看,除了人体,还能识别鸟类、猫、狗、马、其他野兽、火车、飞机、赛车...... 这些基于ai的主体识别能力,需要ai深度学习,厂商要进行大量的训练才能获得可用的ai。如果是一家小型ai公司,光是性能较好的基于ai深度学习的对焦算法都足以成为支撑公司的主要产品了,而这只是相机厂商竞争的一个要素而已。由于索尼、佳能集团在公司体量上远超其他相机公司,他们是世界500强企业,有足够的资源可以投入对ai技术的开发,这两家的自动对焦算法也获得了显著的优势,其他公司也很难追赶了,尼康相机之所以有“目中无人”的梗(指拍人像时经常错误识别主体,对焦到背景上去了),也是由于公司体量小,没有那么多资源可以用于ai对焦技术的开发导致的。至于松下同样是世界500强企业,为什么对焦技术没能达到第一梯队,我就不知道了。
最后是镜头技术,镜头涉及到光学、机械、电子三方面的技术,光学上能和佳能、索尼、尼康比较的厂商不算多,但比起CMOS和自动对焦技术还是多一些的,德系厂商仍然有高端光学研发的能力,著名的蔡司至今还是电影镜头、光刻机等领域的顶级品牌(指技术上的顶级),而相机市场几位二流玩家的光学实力比起御三家佳能、索尼、尼康还是稍逊一筹,富士和松下仅有少数镜头可以达到御三家水平,但整个镜头群要弱得多。机械和电子部分我不展开说了,之前提到过的马达也包含在这部分里。总而言之,原厂镜头群的数量、光学素质、对焦速度都是用户是否购买相机的重要动力,如果镜头技术跟不上,一般也是没啥前途的。
最后总结,CMOS、对焦技术、镜头,三者缺一不可,起码要达到二流水平(以松下为标准)才有点竞争力,否则连支持下一代研发的资金都收不回来。
曾经有一家中国公司,小米生态链的小蚁相机,没闹出啥动静就停产了,小几千的入门级定价也拯救不了它的销量,它CMOS买来的,对焦不如2010年的单反,配套镜头素质很一般,可以说每个方面都没达到松下的水平,结果很快就完蛋了。
目前还有在售的永诺相机,我在展会上和他们厂员工聊过,老板很有志向,真想为中国相机产业做点实事,他们定位上比较务实,是给直播设计的相机,搭载了安卓系统,也可以兼容一些主流品牌的镜头,想用相机直播的话可以去看看他们的产品,但这个属于比较单一的定位了,更像是专为视频设计的,并不算传统用来拍照的相机了,所以我没算进题目所说的“单反相机”(专业相机)里去。
如果说将来会出现一家能达到一流水平的中国相机厂商,我觉得大疆凭借自己的图像识别技术、防抖技术、镜头技术,加上采购豪威的CMOS,还是有希望的。但是专业相机市场规模并不大,不说和手机比,比起无人机市场也要小不少,大疆不一定有兴趣进入相机市场,可能还是继续做一些电影机、无人机镜头项目。
2025.3.24追加:
看到评论区还是有很多人坚持把市场小作为中国厂商不做相机的主要原因,几百亿美元不算很小的产业了,绝对是有钱赚的,如果说“市场小”是主要原因的话,那有个明显的反例:电影机。电影机市场连相机的十分之一都没有,用户中的绝大多数是影视产业相关的工作人员,由于门槛较高,爱好者也很少,这个市场足够小众了吧?但是和相机市场的冷清截然相反,电影机市场的中国厂商反而更多了,产品型号也更丰富,大疆、Z CAM、国造都是比较有名的品牌,而且他们的产品是相当有竞争力的,大疆的如影4D已经成为全球电影工业热门电影机了,Z CAM拍过我国的国庆阅兵仪式,还有不少国内节目是用Z CAM和国造拍的。如果只考虑市场规模,根本解释不了为什么电影机市场如此反常,只有考虑到电影机远低于相机的技术门槛,你才能理解这种现象的原因。
你不能只在打开一个app发现它视频、小说、电商、直播、外卖团购、贷款....啥都做的时候才抱怨中国企业什么都要插一脚,到了相机领域就反过来说市场规模不够大。有很多和大国崛起叙事无关的、不受关注的小行业,只有几百亿甚至几十亿人民币规模的市场,照样有企业去做,对一家企业来说,只要能做得起来、赚得到钱就行,几百亿美元的市场难道养不活几家企业?有没有可能绝大多数中小企业一年营业额连1亿人民币都没有?