卡西欧EX-F1，1200FPS的“怪物”

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2017年的这个5月，索尼半导体推出了『IMX382』的图像传感器。这款传感器在制造上采用了积层构造（日文汉字：积层型），这种代表了时代发展高度的先进制造技术。

这款传感器像素只有127万，分辨率是1304x976，规格尺寸是1/3.2英寸，单像素大小是3.5x3.5μm。

『IMX382』最大的特色，在于一个颇有广告效应数字 —— 1000fps，它可以在640x470 4bit的模式下以这样的速度读取图像。

然而在9年前的2008年，卡西欧公司生产过一台民用定位的机器，其最高速度可以达到1200fps，相比这款传感器的1000fps，居然还高出了一些。

也就是本文主角，全名为 EXILIM Pro EX-F1 的机器。

这台机器发布于2008年年初。
2008年，是一个相机的大年。这一年，佳能尼康索尼分别发表了自己的全画幅数码单反产品。
而现在风靡的无反，也在这一年以MFT系统的建立而宣告诞生。

在这样一个激情迸发的年份里，
卡西欧，以EX-F1这款相机，交上了自己的答卷。

EX-F1是一台类单反造型的桥式相机。
这类相机，以2005年索尼R1的推出作为高潮，盛极而衰。
F1仍然坚持做这类相机，只是，为这略显颓势的机型，加入了新的看点。

在机型设计上，值得一提的还有闪光灯结构。

弹出式的闪光灯结构中，除了常见的氙气灯，还配置了LED。
这是考虑了在高速拍摄中，氙气闪光灯回电速度跟不上，而特别用常亮的LED补光的策略；同时也可以照顾视频补光的需求。

许多年后，VDSLR和无反普及大潮流下，闪光灯设计中也开始加入LED。

顺带一提，由于卡西欧没有成规模的系统，所以热靴处仅有单触点。

卡西欧是一个很有意思的生产厂商。
我们今天谈论的所谓老牌光学企业里，是没有卡西欧的位置的，
但是它在数码摄影发展中扮演很重要的角色。

比如说在卡西欧内部的会议中，言必称1995年的 QV-10 。
这台机器是世界上第一台实现 实时取景 (Live View) 的数码相机；
同时，也许作为非光学厂商，卡西欧没有那么多桎梏，几乎很快意识到LV取景时可以带来极大的自由度，QV10被设计为具有旋转功能 —— 在之后的岁月里，其他厂商受该设计影响很大，甚至90s后期，家家都是(有)这样的造型。

2002年，卡西欧又在造型上扔了一波炸弹。
EX-S1做到了11.3mm厚，颇为方正卡片式的造型，
形成里一个新的系列『EXILIM CARD』，并扩大，成为后来汉语中的专属称谓“卡片机”。

有兴趣的话，可以 移步阅读另外一篇文章 ……

在数码相机制造上，卡西欧更像一个集成商，而非全能的生产厂。
而且它自己也清晰地认识到这一点，所以在卖点和定位上也会更清晰一些。
光学镜头设计制造，求助于其他厂商，对卡西欧并不是丢人的事，而是为了更大的、整体目标服务的必经之路。

2004年，Exilim Pro系列的开山作P600，镜头就十分坦诚地表明佳能制造。

这样的优势，就在于可以尽可能自由地挑选最适合产品的原料，而不受到同公司同集团产品的制约
—— 许多年以后做相机的三星似乎没有绕过这个门槛 ——
而更专注于做出理想中的机型。

这还关乎，理想有多大多远。

也许冥冥之中，决定了只有卡西欧最适合做出这台高速机。

为什么这款相机可以实现高速呢？
限制高速的，有三个因素：

DP Review的团队进行了一个猜测，也就是说，EX-F1使用的就是2007年年初时候，索尼实际生产的『IMX017CQE』 传感器 DPR 。这个猜测相当普遍，IMX017生产的消息是2007年年初，而卡西欧在2007年下半就提出了高速机的设计概念，并且已经有提供原型机出来，部分 日本媒体也有探访到 。

最终F1的60fps读出，也与IMX017的参数符合。

当时登载的两个关于IMX017CQE的地址：

都已经失效了，现在的索尼半导体网站已经迁移到 sony-semicon.co.jp ，而且似乎没有EXMOR品牌之前的产品信息了。

顺带一提，2007年索尼单反α700的『IMX021』是第一批Exmor品牌的图像传感器 —— α700发布于2007年9月，而IMX021的披露是在2007年的7月，两款产品似乎互为映衬；但是IMX017在2007年2月发表，并不能在EXMOR列表里，来得早没赶上聚光灯和大虎皮。
第一块EXMOR是IMX035，一款1/3英寸的安保用传感器

以及作为背景知识，如果你需要查询Exmor品牌产品信息： 工业用 、 移动平台 、 相机 。
这里有在产的EXMOR传感器信息规格可供比较。

于是以官方信息查询传感器信息的可能，被叫停。
Chipworks 上有很详尽的文章，可惜买不起；
以及找到了 TechInsights 的文章 ，同样买不起。

所以根据已有的信息，IMX017大约如此：

IMX017，相比之前的传感器产品，得以实现高速，秘密即在于上文加重的部分。每一列有了单独的AD转化器，带来了两个影响：ADC如同CPU，分散在每列的处理量小了，自然频率不需要太高；数字传输的起点提前，不容易受到干扰 —— 最终增强了画质，因为最终的噪声降低了。
ADC，模拟-数字转化器；我们的世界宏观来看是连续的，但是要用数字化（分离量）进行表达，就需要处理，具体而言，就是ADC的功能

这种将ADC放置在每一列的结构，在逻辑上即所谓的“内置”。相比其他传感器厂家，索尼这样做稍晚 —— 但仍然领先于佳能。
而作为自己第一款列并列ADC的传感器，IMX017大概多少也有一些不计成本的意味，许多指标都是不可思议的高，今天看起来，都有些许技术炫耀的感觉。

当然，走入聚光灯下的，仍然是那枚IMX021……

据说修订后的IMX021，即成为了尼康公司D90上的IMX038，毕竟还有一个高清摄像的任务在，不修改大概是无法使用的。

DPR自己论坛中也有关于IMX017的 只言片语 ，在一篇叫做《Time has come! ( Is Sony sleeping? )》 (时机已到，索尼还™在睡觉？ ) 的热血帖子中有讨论到……。

在IMX017的相关信息无果后，我转向了当时对于EX-F1的报道。
DC Watch Impress 在2004年创建，但在EX-F1上似乎还没有进行开发的采访；
DP Review 似乎也没有对F1这样的机器太过深剖。

不过还好，日经技术 (NikkeiBP) 有一篇关于F1的拆解 ，展现了EX-F1的内部。

EX-F1在原料上没有采用节约成本的设计，而是尽可能以“实现”为目的进行布置。
例如在处理器上，使用了来自索尼和卡西欧自己的两块产品，索尼的负责对接图像传感器第一手数据——可能是高速化芯片的特殊需求，卡西欧芯片则进行后置处理。

图中即是卡西欧 EX-F1 的基板，这是一款10层PCB。

512MB的Buff区是一件蛮神奇的事，或许作为对比，
2017年款的徕卡M10，配置了2GB的Buff，仍然让人感到“很神秘” —— 多少因为，M10是一台手动对焦机器。

2007年由于DDR2的产能过剩，其实添置大缓存倒是没花太多成本。

还有值得一提的就是SONY的『CXD4109AGG』，这颗基于ARM的芯片在其后也多有活跃；例如在2009年世代，索尼推出的 HX1、WX1、TX1三款“X世代”的机型上，想来便是装配了该图像处理芯片。 后两款还配置了新款背照式Exmor R传感器

当然，出现的名字不是冷冰冰的货号，而是具有商业名称的『BIONZ』。

相比在α700时代第一次登场的BIONZ前辈，X世代的机型很明显地增加了一些前所未有的功能：全景拍摄、手持夜景、多张降噪、HDR合成等，几乎都是对于连拍/多帧利用的延伸，这就要求处理芯片有强大的能力，可以对多张拍摄的图像进行纠偏（这些功能强调不需要配合三脚架，用户手持即可），之后快速处理多图片的大量数据，并输出到存储卡。

『CXD4109AGG』的威力 —— 当然，应该是改进版，延伸到了更大幅面的机型上，例如同样在2009年诞生的α550，以及在多拍应用表现上更为迅捷的2010年款α55，多张合成HDR的能力达到了6Ev扩展；这一功能同样在同样也是2010年款的NEX-5上出现，并且在后续E卡口机型中配置。

索尼，在战争中，改造了战争。
让原本光学的魔法园，转变为了半导体的竞速场。

此处请脑补配图 姨夫的围笑.jpg

日经技术上刊载，大槻智洋 撰写的采访标题『本当はカメラにシャッターなんていらない』（There Is No Need for Camera Shutter），大意是相机的快门构造可以取消 —— 需要了解的是，这里谈论的不是具体的技术问题，诸如全局快门的解决等；而是在整体上探讨相机设计未来的方向。

在高速的拍摄实现中，排除了传感器的困难之后，剩下的，就是机械快门的迷思。
至少在2000～2015的世代中，大部分的，定位中高端的机器，即便是较新出现的以实时取景为取景方式的无反机型，多采用电子控制纵走式帘幕快门。

这样的快门构造，适配的是胶片时代的显像方式。
而在图像传感器的初期，因为电荷清零等问题尚未完美解决，沿用了这样的设计。
而随着图像传感器的不断升级，这种实体快门结构的必要性就在下降，另外一方面，就是对高速拍摄的阻碍。

例如前文提及的α700，它使用的IMX021传感器，可以实现10FPS读取，但是因为反光镜、实体快门帘幕的限制，仅能实现5fps拍摄。

在卡西欧F1的开发者访谈中，已经提及，现有的实体快门结构之必要性已经动摇；
而其对于静态照片的高速拍摄的阻碍是客观存在的。

电子快门成为了高速拍摄的必需。

当然，电子快门其实还有自己的技术牵绊，Rolling Shutter 就是用来描述画面不同步的术语，与之相对的词是 Global Shutter ，翻译作 全局快门 ，相对的 Rolling Shutter 似乎并没有对应翻译，而是按照对应关系称呼作 非全局快门 。

对于一些快门类型而言，一张照片并不是精确地在 “同一时间内” 完成全画面的曝光，而是随时间推移，在一个方向“逐渐”完成曝光 —— 多数情况下并不会有什么问题，但是遇到了高速运动的物体，往往就要出现失真。

篇幅所限，电子快门的问题简直应该另文撰述，不妨看看图片来源的 DPR文章

所以，虽然说看起来和之前的数码桥式机一样，F1只是“仍然应用了电子快门”，但是在其背后，是一种有意识的选择与判断。
高速度的实现，仿佛是在黑暗中，点亮的一丝萤火。

在EX-F1诞生后的一段时间，其成为了Youtube上的新宠。
关于它，以及用它来拍摄的视频，充斥了08～09，乃至2010年的时间段。

例如 高尔夫挥杆 ，可以发现，受益于高速传感器和配套的高速处理器，常见于视频中高速移动物体的果冻效应 (Jello Effect ) ，并不明显。

STEM，除了数学之外，其他基本还是要靠具体可感的实验来验证构想。
而一些短时间内的发生的反应，不容易看清过程，就给“观察”带来了困难。
F1作为一款，相对低价的机器（其实也不便宜，差不多两台D40X的价位，但又是民用消费级里最快的），就给了理科教学一个窗口。

很自然地，用于体育的慢速拍摄，其慢速回放可以帮助运动员解析运动过程，提升动作姿态。

除了卡西欧刊载的日本本土的弓道回放应用，我在中国大陆体育科学学会上也找到了应用EX-F1进行运动数据采集的论文（ 《高尔夫球运动员旋转爆发力训练对髋关节旋转速度影响的研究》 ）；以及在[宝岛Mobile01的介绍文](Need For Speed！CASIO EX-F1高速摄影机能参上！)中，也有回复表示对于高尔夫运动的互动很有价值。

在后来的发展中，卡西欧还专门走了高尔夫定制款的路线……后文详

『决定性瞬间』，在日文汉字中作『决定的瞬间』。最早的用法，大家可能会想到传奇摄影师布列松。这个名字来源于其著作《Images à la Sauvette》，不过法语名字和这个概念关系不大，英文版译名《The Decisive Moment》造就了这个被后辈不断提及的概念。

“拍摄的那一秒是个充满创造力的瞬间，你所构建和表达的是生活本身所提供给你的，并且你必须凭直觉判断何时按下快门。按下快门的那一瞬，便是摄影师所创作的，哦......是的，就是那一瞬！一旦你错过，它将不复存在。” ——1957年，布列松接受《华盛顿邮报》采访时的发言。

EX-F1的60FPS连拍，也带来一个疑问，就是如果摄影师在预感到“那个瞬间”来临，而采用机关枪的连射以求命中，会对这样的一个体系有什么冲击。

事实上，每一台现代单反相机，体内都活着一台Pellix，没有半透明反光镜，就无法在单镜头反射取景照相机上实现今日的镜后测光（TTL）与自动对焦。

争议是显而易见的，高阶的机器功能无疑降低了富于经验摄影师的必要性——这个冲击在上个世纪半透明反光镜的诞生时就已经出现了。但在另外一个方面，现如今的体育/商业/战争摄影，虽然也有很高阶的连拍武器，但是似乎人们并没有降低对于资深摄影师和图片编辑的评价。

凡事都有后来，只是人们或已不再追问

故事就好比几名角色相交时的碰撞与结晶，在之后，则有了各自不同的历程：

相比起卡西欧公司的 QV-10上的旋转式镜头设计，以及EX-S1的超薄卡片外形被业界接纳并效仿而造成的流行不同 —— 高速化的影响，并不那么明显。

卡西欧自己单独划分出一个系列，HIGH SPEED，高速，作为卖点。
将高速的机型融入了更小的卡片式的机身中。

在之前的讨论中也提及，这类机型其实天生就有一个擅长领域——运动。
卡西欧也特别地，对日本高阶人士喜爱的高尔夫运动专门推出高速机型。除了高速作为基础卖点，更是针对性地加入了运动辅助分析与矫正功能 —— 卡西欧在打包“应用”上，确实与传统相机厂商不太一样。

如FC500S这样 专门针对高尔夫 ， 专门在日本发售 的机型已经难得了。2016年，卡西欧还推出了『EX-SA10 GSET』，简单来说就是FR100款的重包装产品 —— 这次还加上了 专门app支持 ……

不过火爆的TR系完全盖住了这些事，一般玩家根本不会去探究这些脉络……

在2017年，索尼发布了其旗舰产品， ILCE-9 。
对于搞不清也不愿意搞清复杂产品体系的用户，更愿意称之为 α9 。

这款相机，向传统的制造商们所生产的旗舰单反，诸如佳能EOS 1系以及尼康的单数机型发起了速度挑战，大量使用了电子快门，带来了20FPS的全像素拍摄速度。
其背后是索尼半导体的不懈努力。
但也许不太会有人想起中山仁先生在F1推出后，关于快门必要性的讨论。

也有厂商开始动起了越来越高分辨率视频的主意 —— 在EX-F1许多年以后的2014年，随着GH4的诞生，松下公司为他们的机器装配了4K视频功能，顺便开发了一个小功能叫做『4K PHOTO』 4K Photo ，具体而言就是调用视频功能，记录4K规格的静态画面，每秒可以30帧，刚好就对应30FPS的视频能力。

4K的分辨率，尺寸3840x2160，换算为静态图像的分辨率，表述差不多为829万像素，作为记录用途的普通规格打印输出和屏幕浏览，应该足够使用。

在2017年，松下推出了GH5，具备了6k@30fps的能力，这项功能也进化到了『6K Photo』。
6K即是1080p规格的9倍，差不多是18MP规格，这样的分辨率即便需要后期的裁剪或者缩图，也仍然具有余裕。

不严谨地说，索尼的半导体部门比相机业务部门有更大贡献；诚然，后者也推出了 过渡性的SLT设计 、方便的口袋机，以及今日被大多数用户接受数字无反的E/FE系统，但是也要看到，半导体产品几近碾压的优势，确立了这些相机设计顺利推广。

例如，最近的五年，中国的手机厂商们似乎越来越依赖于宣称自己的产品采用了索尼的『IMX???』作为标榜 —— 这在通常的产品行销里是不常见的。
这相当危险，因为索尼自己也做手机……

半导体部门将CIS图像传感器与处理器作为整体处理。
例如之前多帧合成的HDR功能，现在变成了 DOL-HDR ，Digital Overlap High Dynamic Range，或许可以直译作『数字重叠/合成高动态影像』

这样技术的需求起源可能是安防监控领域（安防里似乎喜欢称作WDR），但似乎是在2009年的消费市场得到了静态图片上的实现。

除了静态影像，索尼目前还实现了HDR动态影像。这种技术，SME-HDR（Spatially Multiplexed Exposure HDR），是基于其自有的堆叠式的传感器结构（Stacked CMOS，商品名为 Exmor RS），较为有名的如 IMX378 ，在2016年的 Google Pixel 和小米5S上配备。

这种方式，与前述DOL-HDR不同，也与曾经介绍过的 Dual ISO 的实现不相一致；从结果来看，SMR-HDR不会造成分辨率下降（Dual ISO式的损减一半）或者帧率下降（连续两帧合并一帧）。
但是索尼并没有披露这种实现方式，而 Shree K. Nayar 在论文中给出了一种可能的猜测，被认为接近这样的技术实现。

高帧率的视频记录也成为了市场的热点，一个里程碑一样的存在，就是苹果公司于2014年9月发布的 iPhone 6 产品。
值得一提的是，智能手机多年的发展，摄像头总成在各类评测中占据的比重……或者说眼球比重越来越大。

iPhone6 支持720p分辨率下的240fps采样，其实和今天大多数4k@30fps的机型的运算速率近似等效的，不过苹果选择了先迈出速度的这条腿，之后才是在iPhone6S上加入了4K摄像规格支持。

iPhone 在智能手机业内，有甚高的影响力，作为4k支持的副产品，很多手机，甚至相机也纷纷加入慢动作支持。这其中既有简单的“整代硬件成熟”的影响，具体来看，又和个别的标杆性的产品宣传密不可分。

而在叙事的另外一端，是同在2014年，6月发布（这可比iPhone6早），7月售卖的 松下 LUMIX DMC-FZ1000 ，虽然支持3840x2160 @30fps的“标准”4k规格，但是在慢动作上，仅仅开放到了全高清@120fps的规格 —— 棋差一招。
4k产品其实应该追溯到2014年年初的GH4，但是松下也仅仅提供了96fps的选项。松下后来将自己大量的无反产品都推上了4k规格，甚至是入门级的产品，可以说相当有开拓性。

另一方面，成为不可换镜头数码相机的新标杆的索尼RX100系列，在历次的迭代中，保持着初代就确定的20mp“黄金分辨率”。虽然分辨率一直不变，但是传感器的更新暗流涌动。

2014年5月出品的RX100 M3，没赶上档期，也可能是市场定位的关系，没有加入4K规格。次年的IV，伴随传感器的升级，加入了4K支持，也自然带来了慢动作。最高为960fps采样（800x270分辨率），或者在480fps下得到1136x384画面，以及接近全高清规格的1824x1026 @240fps。在两个极端的采样速率下，也和卡西欧的F1一样，采用了狭长的画面比例。

1" 规格的传感器，更像是索尼自己任性的试验场，其上成就了索尼对于图像传感器种种创想。在达成了堆叠式的构筑后，2017年，索尼也开始研制3层堆叠CMOS的制造 DRAMを积层した3层构造 。

但要说 “1200FPS” 的挑战，可能还要看尼康公司的 1系列 产品。该系列使用1英寸传感器，并且选择了交换镜头设计，不过市场反馈平平。
但排除这些因素，在一些指标上有很高的规格，比如内嵌相位点对焦 （2010年 该技术刚出现 ，2011年尼康即在可换镜头系统上装配，作为对比，索尼在2012年才在NEX-6上部署，且对焦速度一般），60fps连拍以及支持1200fps的320x120的视频拍摄 —— 这两个数字是不是听着和EX-F1的指标很类似？

话又说回手机，2017年索尼的旗舰机型『Xperia XZ Premium』与『Xperia XZs』，也达到了960fps的指标。

再回过头看看开头提到的工业用传感器，感受一下这个时代的速度。

毎秒1,000フレームで対象物の検出と追迹を実现する高速ビジョンセンサーを商品化
https://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/201705/17-051/index.html
关于索尼的IMX382传感器的介绍

卡西欧EXILIM Pro EX-F1 — 维基百科
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%A1%E8%A5%BF%E6%AC%A7EXILIM_Pro_EX-F1

EX-F1 - Casio
http://arch.casio.jp/dc/products/ex_f1/

EX-F1 - DPReview
https://www.dpreview.com/articles/6924593847/casiof1

Sony 1/1.8" high speed CMOS sensor - DPReview
https://www.dpreview.com/articles/6589529003/sonyhighspeedcmos
2007年索尼IMX017CQE的新闻

EXMOR在产传感器：
工业用 、 移动平台 、 相机
部分款型，如α9配置的并没有列出，可能是专属供应关系。

「本当はカメラにシャッターなんていらない」，カシオの超高速机，その狙いと先にあるもの（前编）
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080124/146109/

「本当はカメラにシャッターなんていらない」，カシオの超高速机，その狙いと先にあるもの（後编）
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080128/146298/

EX-F1を分解，DRAMはやはり“特盛”
大槻 智洋
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080502/151302/

火山モデルを身近な材料で再现

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固始县19646529898： 用数码相机来摄像,有多少能达到每秒50帧以上.？
穰广力特： 卡西欧EX-FC200S,还有ZR15 ZR100 ZR10 ZR200 ZR20 ZR300,基本上有HS模式的都可以拍最高120帧秒的视频,只是解析度只有480p还有一款1200帧秒的变态机EX-F1,不过年代有点久远了

固始县19646529898： 请问工业摄像机与高速摄像机有什么区别吗? - ？
穰广力特： 工业摄像机是可以采集动态图像的 工业摄像机是一种适用于智能交通、治安卡口、高清电子警察系统、工业检测、半导体检测、印制板检测、食品饮料检测等众多领域应用的高分辨率彩色数字摄像机.它具传输速度快,色彩还原性好...

固始县19646529898： 高速摄像机？
穰广力特： 一般的使用,卡西欧有机型可以,具体型号我不记得你去查一下,肯定能够得到结果专业要求的话,你就得花大价钱了…… 补充:卡西欧ZR10 480帧/秒卡西欧 EX-FC150: 224 x 64 (1000 fps)224 x 168 (420 fps)448 x 336 (240 fps)640 x 480 (120 fps)448 x 336 (30-240 fps)640 x 480 (30-120 fps) 卡西欧EX-F1: 512 * 384 (300 fps) 432 * 192 (600 fps) 336 * 96 (1200 fps)

固始县19646529898： 谁能提供几款 每秒100帧以上的高速摄像机,谢谢! - ？
穰广力特： 有的是国内科研机构都有

固始县19646529898： 现在最强的连拍相机是什么品牌什么型号的?？
穰广力特： 如果单单算连拍最强的话那应该是卡西欧的相机2008年9月19日— 卡西欧(上海)贸易有限公司发布了EXILIM® 数码相机的最新型号,高速的EXILIM EX-FH20.该款新品性能非凡,它能以40 fps的速度实现超高速连拍,还能以1000 fps的速度...

固始县19646529898： 有没有类似于卡西欧EX - F1的可以高速摄影的照相机或摄像机啊? - ？
穰广力特： 目前没有像卡西欧EX-F1如此强大的高速摄像机,因为它的指标都十分高,市场上除了它就没有别的相机或摄像机能与它相比了.

固始县19646529898： 卡西欧ex - f1一秒钟拍摄60张,它没有反光镜吗??他是单反相机吗?? - ？
穰广力特： 没有反光镜,它取景器里面的是一个LCD屏幕.不是单反