都说中端机拍照变好了，那么可以胜过老旗舰吗
前言：中端机拍照越来越好了，但到底有多好呢
今年早些时候我们三易生活曾在相关内容中指出，随着市场竞争的愈发激烈，一些手机厂商也逐渐开始将过去仅用于旗舰机型的部分高端影像配置，“下放”到定位并不那么高的产品上。再加上技术进步本身，也带来了诸如主控AI算力、ISP吞吐量的大幅提升，使得基本从去年下半年开始，越来越多厂商都开始在中端产品上宣传“拍照相比前代大幅进步”。
手机厂商的这些宣传有没有错？从我们的实测结果来说，这些新款中端机型在拍照解析力、微距效果、夜拍感光能力等许多方面，相比过去两三年里“前辈”们来说，的确普遍是有着显著进步的。如果站在用户的角度上来说，这当然是一件显著的体验提升。
然而众所周知的是，在过去很长的一段时间里，“中端机”在影像方面的设计、用料其实是大幅落后于同期旗舰产品的。甚至可以毫不夸张地说，从2019年到2021年差不多两三年时间里，当旗舰机型的影像能力不断快速进步时，当时中端产品基本在这一方面几乎是“原地踏步”，并且与顶级机型的差距也越拉越大。
那么这样一来，一个问题自然就产生了，如今手机厂商决定提升中端机型的影像体验时，他们到底给这些产品带来多少诚意，如今这些公认“拍照明显变强了”的中端机，又是否真能达到数年前老旗舰的水准呢？
出于对这个问题的好奇，我们三易生活也进行了一次评测。如果大家也对这个问题感兴趣的话，不妨接着看下去吧。
测试设计：三台中端机VS三款非影像旗舰
老实说，即使不做测试，我们也可以很明确地告诉大家，在整体的影像能力上，哪怕是当下最新、最以“影像”作为宣传卖点的中端机型，也大概率是会被三年前的顶级影像旗舰“压着打”的。
其实这并不奇怪，毕竟纵观整个业界不难发现，很多好几年前就已出现在旗舰机型上的影像配置，其实至今都没有“下放”到中端产品上，比如潜望式长焦以及广角+超广角的双超大底主摄。因此，我们并不打算用那些曾经的顶级影像旗舰，去“欺负”如今的这些新款中端机型。
相比之下，我们更想探究的是，如果现在的中端机型使用了比老旗舰性能更好的ISP、SoC，或是用上了新的影像算法，或是单纯在主摄CMOS上用了更好更新的方案，那么有没有可能在部分常用的场景下，实现对数年前旗舰机型平均影像水准的超越呢？
出于这样的考量，我们此次选择了6款机型参与此次评测。
为什么要选择这六款机型？首先，根据前面所讲到的前提，我们此次选择了三个品牌体系（欧加、小米、vivo）的六款机型，进行两两之间的对比。也就是说，此次比对着重的是“各品牌的新款中端机型能否胜过其数年前的老旗舰”，并不涉及品牌之间的横向比较。
其次，因为已明确了所选机型的范围，所以我们从中挑选了三款2019年发布、且均在当时就不以“顶级影像”作为卖点的机型，作为“老旗舰”的代表。
最后，由于“老旗舰”的对比对象是新款、且明确强化了影像能力的中端机，所以我们选择了主摄规格尽可能地接近这些老机型的型号。也正是基于这个理由，我们在这一步不得不排除一些呼声可能更高的产品（比如主摄CMOS规格并不高的Redmi K50、Redmi Note11T Pro+，以及已经不能算中端的OPPO Reno8 Pro+和Redmi K50 Pro），最终选出的就是以上这六款机型。
参数分析：老旗舰虽老，但硬件用料仍有优势
从我们列出的具体参数对比表中，想必大家就已经能够发现不少问题了。
一方面，我们不否认这两三年的时间差，的确令一部分中端机型在基础性能、甚至是影像处理能力上，胜过了曾经的老旗舰。比如此次对比中的两款天玑8100机型，它们的ISP吞吐量就比骁龙865/骁龙870平台更高。这就意味着，理论上如今的部分中端机型，的确可以“撑起”比老旗舰更复杂的影像算法，也能够在特殊场景（比如暗光、逆光）下进行更多帧的连拍合成。
但另一方面也很容易看到，即便是与两三年前的“非影像旗舰”相比，如今的中端机在主摄的具体CMOS规格、像素尺寸、对焦方式等方面，甚至都有所不及。更不要说在副摄上了，最新的中端机即便是与三年前的“次旗舰”相比，都还存在一定的差距。
当然，也不是说如今的中端机就完全没有在实际的成像能力存在上“翻盘”的可能性。毕竟就算硬件依然有着一定的客观差距，但万一软件、算法上的进步能够弥补呢？所以最终的结果，我们还是要用实测样片来说话。
一加机型样张对比：老旗舰素质高、新中端算法好
首先，我们来看欧加系的这一组机型，也就是一加8 Pro VS 一加ACE竞速版的样张对比。
在广角主摄+超广角副摄的强光下白平衡考察中，配置明显更好的老旗舰一加8 Pro居然一开始就翻了车。在“直面”大太阳的情况下，它的整体白平衡逻辑明显出了问题，最终观感明显不如一加ACE竞速版。
可能有的朋友会说了，“直面强光”的拍摄场景毕竟不太常见，那么如果换成更常规的日间主副摄切换呢？然而在这一对比中，一加8 Pro还是输给了“后辈”一加ACE竞速版。可以看到，老旗舰的广角和超广角间出现了严重的白平衡不统一现象，看似CMOS规格低得多的新款中端机型，反而却没有这个问题。
当然，老旗舰的硬件优势毕竟还存在。所以到了5倍望远的测试环节中，一加8 Pro因为有独立的3X长焦，在解析力上就显著胜过了只能靠主摄+算法的一加ACE竞速版。
可能有的朋友会说了，“直面强光”的拍摄场景毕竟不太常见，那么如果换成更常规的日间主副摄切换呢？然而在这一对比中，一加8 Pro还是输给了“后辈”一加ACE竞速版。可以看到，老旗舰的广角和超广角间出现了严重的白平衡不统一现象，看似CMOS规格低得多的新款中端机型，反而却没有这个问题。
当然，老旗舰的硬件优势毕竟还存在。所以到了5倍望远的测试环节中，一加8 Pro因为有独立的3X长焦，在解析力上就显著胜过了只能靠主摄+算法的一加ACE竞速版。
可能有的朋友会说了，“直面强光”的拍摄场景毕竟不太常见，那么如果换成更常规的日间主副摄切换呢？然而在这一对比中，一加8 Pro还是输给了“后辈”一加ACE竞速版。可以看到，老旗舰的广角和超广角间出现了严重的白平衡不统一现象，看似CMOS规格低得多的新款中端机型，反而却没有这个问题。
当然，老旗舰的硬件优势毕竟还存在。所以到了5倍望远的测试环节中，一加8 Pro因为有独立的3X长焦，在解析力上就显著胜过了只能靠主摄+算法的一加ACE竞速版。
同理，在超微距长焦中，一加8 Pro因为可以靠4800万像素的超广角副摄充当微距相机，其不仅对焦距离更近、而且超微距解析力也明显胜出。
在“全像素全开”的测试中，老旗舰一加8 Pro因为有着更大的CMOS面积、更大的单像素尺寸，优势就非常明显了。
最后在夜间的多个测试环节里，更是能够明显看出欧加系这两款机器之间的胜负关系。当光线非常暗，更考验纯粹的、硬件上的进光量时，老旗舰一加8 Pro有着明显的优势。但如果来到不那么暗的复杂光线环境时，就能明显发现一加ACE竞速版更新的算法使得其更好地避免了光源周围的过曝，此时的样片观感反而能够胜过老旗舰。
小米机型样张对比：“9合1”大部分情况下胜过“4合1”
与一加的两款机型相比，小米这两款机型（小米10S和Redmi Note11 Pro+）间的相机硬件差距，其实就不是很大了。虽然从表面上看，小米10S的主摄尺寸要稍微大一点，但从硬件结构上来说，Redmi Note11 Pro+的HM2主摄CMOS支持“9像素合1”，这也使得其在大部分场景下的等效像素尺寸高达2.1μm，其实要明显胜过老旗舰HMX传感器“4像素合1”之后的1.6μm。
很显然，两款机型在像素结构上的这种差异，在实际体验上是确实能感受到的。从样张中可以看到，在强烈的光照下，等效像素更大的Redmi Note11 Pro+在楼房部分有着更好的观感。但与此同时，似乎是为了避免“大像素”带来的过曝问题，Redmi Note11 Pro+拍出的天空颜色显得有点黯淡，不如小米10S样张中的色彩自然。
到了光线条件不那么极端的环境下，两款机型的色彩、亮度表现差距就很小了，“新中端”此时确实是追平了“老旗舰”。
更有意思的是，在这组虚化样张里，“底”更小的Redmi Note11 Pro+一方面在虚化效果上，并不输给老旗舰小米10S，另一方面其反而更好地表现出了画面中心暗处的细节。看似性能与相机规格都不占优势的新款中端机型，居然真的实现了对老旗舰的“反杀”。
当然，“9像素合1”也不是没有缺点。其虽然能显著增强感光能力，但在一些复杂的逆光场景中会更容易导致过曝出现。比如上面这组对比样张中，Redmi Note11 Pro+拍出的楼梯部分虽然更为明亮清晰，但远处的树木就过曝了。
不过到了夜拍环节，小米10S的优势就完全显现出来了。由于其拥有Redmi Note11 Pro+不具备的光学防抖机构，使得小米10S可以用长得多的快门时间，来弥补像素尺寸上的劣势。结果就是“老旗舰”在超暗光环节中大幅胜过了新款中端机，同时也证明了其作为“旗舰机”，在更多拍照场景下的适应性优势。
vivo机型样张对比：大底VS大底，这次中端机真赢了
在此次的三组对比机型中，vivo S15 Pro与iQOO 5之间的差距可以说是最小的。一方面，两者的主摄都采用了目前能称得上中高端的大底、全像素对焦5000万像素方案，但iQOO 5的CMOS尺寸要略大一点；另一方面，vivo S15 Pro相比“老旗舰”又有着更高的ISP性能，而且还拥有iQOO 5所不具备的光学防抖功能。
那么，“更大一点的CMOS尺寸” VS “更强的算力+防抖”，究竟那边会取胜呢？从实拍样张来看，似乎还是“算力+防抖”的表现更好一些。
比如在强逆光的环境下，拥有防抖与算法优势的S15 Pro，画面就更为明亮。
在近距离对焦的场景下，S15 Pro也胜过了理论上CMOS级别更高的老旗舰，在色彩与对焦效果上都有着显著的优势。同理，依靠光学防抖带来的更长曝光时间，S15 Pro无论是在画面中心暗处的细节、还是“全像素全开”时的解析力上，都明显胜过了三年前的老旗舰。
不过更有意思的差异，则发生在这两台机型的副摄表现上。可以看到，因为有一枚2X长焦副摄，所以在大倍率望远方面iQOO 5能够轻易胜过没有长焦副摄的vivo S15 Pro。但在两者硬件差距很小的超广角端，白天强光下是像素更高一点的iQOO 5获胜，而到了夜间环境中，很明显vivo S15 Pro的算法优势就占据了上风。
总结：中端机主摄已能挑战老旗舰，但副摄劣势仍无法忽视
最终，在看完了这三组机型的全部样张对比结果后，相信大家对于“如今中端机能不能真的在拍照上挑战老旗舰”这个问题，已经有自己的答案了。
在我们朝流影视数码科技看来，得益于CMOS基础技术、SoC算力与影像算法的进步，2021年底到2022年上半年的这些中端机型，确实在主摄的影像能力上迎来了显著的进化。在部分场景下，如今中端机的主摄已经可以有比两三年前的老旗舰更好的表现了。
但是也要看到，“新中端”的这些优势项目一方面具有一定的局限性，所以这也意味着它们的优势往往只能体现在那些仅考察主摄素质，或是对算法重度依赖的场景。换句话说，也就是现在的中端机在影像上的进步还不够“彻底”，特别是副摄硬件配置上的短板，依然普遍十分显著。
另一方面，既然我们意识到中端机的很多影像优势明显是来自于算法，那么这就引出了一个新的问题，那些ISP、AI性能也并不差的老旗舰，为什么就不能适配如今新的算法？是硬件上确实无法兼容，还是厂商偷懒没有适配呢。如果“老旗舰”也用上了最新影像算法，是不是也能有显著的画质进步，甚至能够继续维持对新款中端机型影像体验的“碾压”呢？
这个问题其实也很值得去探讨，但那就需要另一篇评测了。
前言：中端机拍照越来越好了，但到底有多好呢
今年早些时候我们三易生活曾在相关内容中指出，随着市场竞争的愈发激烈，一些手机厂商也逐渐开始将过去仅用于旗舰机型的部分高端影像配置，“下放”到定位并不那么高的产品上。再加上技术进步本身，也带来了诸如主控AI算力、ISP吞吐量的大幅提升，使得基本从去年下半年开始，越来越多厂商都开始在中端产品上宣传“拍照相比前代大幅进步”。
手机厂商的这些宣传有没有错？从我们的实测结果来说，这些新款中端机型在拍照解析力、微距效果、夜拍感光能力等许多方面，相比过去两三年里“前辈”们来说，的确普遍是有着显著进步的。如果站在用户的角度上来说，这当然是一件显著的体验提升。
然而众所周知的是，在过去很长的一段时间里，“中端机”在影像方面的设计、用料其实是大幅落后于同期旗舰产品的。甚至可以毫不夸张地说，从2019年到2021年差不多两三年时间里，当旗舰机型的影像能力不断快速进步时，当时中端产品基本在这一方面几乎是“原地踏步”，并且与顶级机型的差距也越拉越大。
那么这样一来，一个问题自然就产生了，如今手机厂商决定提升中端机型的影像体验时，他们到底给这些产品带来多少诚意，如今这些公认“拍照明显变强了”的中端机，又是否真能达到数年前老旗舰的水准呢？
出于对这个问题的好奇，我们三易生活也进行了一次评测。如果大家也对这个问题感兴趣的话，不妨接着看下去吧。
测试设计：三台中端机VS三款非影像旗舰
老实说，即使不做测试，我们也可以很明确地告诉大家，在整体的影像能力上，哪怕是当下最新、最以“影像”作为宣传卖点的中端机型，也大概率是会被三年前的顶级影像旗舰“压着打”的。
其实这并不奇怪，毕竟纵观整个业界不难发现，很多好几年前就已出现在旗舰机型上的影像配置，其实至今都没有“下放”到中端产品上，比如潜望式长焦以及广角+超广角的双超大底主摄。因此，我们并不打算用那些曾经的顶级影像旗舰，去“欺负”如今的这些新款中端机型。
相比之下，我们更想探究的是，如果现在的中端机型使用了比老旗舰性能更好的ISP、SoC，或是用上了新的影像算法，或是单纯在主摄CMOS上用了更好更新的方案，那么有没有可能在部分常用的场景下，实现对数年前旗舰机型平均影像水准的超越呢？
出于这样的考量，我们此次选择了6款机型参与此次评测。
为什么要选择这六款机型？首先，根据前面所讲到的前提，我们此次选择了三个品牌体系（欧加、小米、vivo）的六款机型，进行两两之间的对比。也就是说，此次比对着重的是“各品牌的新款中端机型能否胜过其数年前的老旗舰”，并不涉及品牌之间的横向比较。
其次，因为已明确了所选机型的范围，所以我们从中挑选了三款2019年发布、且均在当时就不以“顶级影像”作为卖点的机型，作为“老旗舰”的代表。
最后，由于“老旗舰”的对比对象是新款、且明确强化了影像能力的中端机，所以我们选择了主摄规格尽可能地接近这些老机型的型号。也正是基于这个理由，我们在这一步不得不排除一些呼声可能更高的产品（比如主摄CMOS规格并不高的Redmi K50、Redmi Note11T Pro+，以及已经不能算中端的OPPO Reno8 Pro+和Redmi K50 Pro），最终选出的就是以上这六款机型。
参数分析：老旗舰虽老，但硬件用料仍有优势
从我们列出的具体参数对比表中，想必大家就已经能够发现不少问题了。
一方面，我们不否认这两三年的时间差，的确令一部分中端机型在基础性能、甚至是影像处理能力上，胜过了曾经的老旗舰。比如此次对比中的两款天玑8100机型，它们的ISP吞吐量就比骁龙865/骁龙870平台更高。这就意味着，理论上如今的部分中端机型，的确可以“撑起”比老旗舰更复杂的影像算法，也能够在特殊场景（比如暗光、逆光）下进行更多帧的连拍合成。
但另一方面也很容易看到，即便是与两三年前的“非影像旗舰”相比，如今的中端机在主摄的具体CMOS规格、像素尺寸、对焦方式等方面，甚至都有所不及。更不要说在副摄上了，最新的中端机即便是与三年前的“次旗舰”相比，都还存在一定的差距。
当然，也不是说如今的中端机就完全没有在实际的成像能力存在上“翻盘”的可能性。毕竟就算硬件依然有着一定的客观差距，但万一软件、算法上的进步能够弥补呢？所以最终的结果，我们还是要用实测样片来说话。
一加机型样张对比：老旗舰素质高、新中端算法好
首先，我们来看欧加系的这一组机型，也就是一加8 Pro VS 一加ACE竞速版的样张对比。
在广角主摄+超广角副摄的强光下白平衡考察中，配置明显更好的老旗舰一加8 Pro居然一开始就翻了车。在“直面”大太阳的情况下，它的整体白平衡逻辑明显出了问题，最终观感明显不如一加ACE竞速版。
可能有的朋友会说了，“直面强光”的拍摄场景毕竟不太常见，那么如果换成更常规的日间主副摄切换呢？然而在这一对比中，一加8 Pro还是输给了“后辈”一加ACE竞速版。可以看到，老旗舰的广角和超广角间出现了严重的白平衡不统一现象，看似CMOS规格低得多的新款中端机型，反而却没有这个问题。
当然，老旗舰的硬件优势毕竟还存在。所以到了5倍望远的测试环节中，一加8 Pro因为有独立的3X长焦，在解析力上就显著胜过了只能靠主摄+算法的一加ACE竞速版。
可能有的朋友会说了，“直面强光”的拍摄场景毕竟不太常见，那么如果换成更常规的日间主副摄切换呢？然而在这一对比中，一加8 Pro还是输给了“后辈”一加ACE竞速版。可以看到，老旗舰的广角和超广角间出现了严重的白平衡不统一现象，看似CMOS规格低得多的新款中端机型，反而却没有这个问题。
当然，老旗舰的硬件优势毕竟还存在。所以到了5倍望远的测试环节中，一加8 Pro因为有独立的3X长焦，在解析力上就显著胜过了只能靠主摄+算法的一加ACE竞速版。
可能有的朋友会说了，“直面强光”的拍摄场景毕竟不太常见，那么如果换成更常规的日间主副摄切换呢？然而在这一对比中，一加8 Pro还是输给了“后辈”一加ACE竞速版。可以看到，老旗舰的广角和超广角间出现了严重的白平衡不统一现象，看似CMOS规格低得多的新款中端机型，反而却没有这个问题。
当然，老旗舰的硬件优势毕竟还存在。所以到了5倍望远的测试环节中，一加8 Pro因为有独立的3X长焦，在解析力上就显著胜过了只能靠主摄+算法的一加ACE竞速版。
同理，在超微距长焦中，一加8 Pro因为可以靠4800万像素的超广角副摄充当微距相机，其不仅对焦距离更近、而且超微距解析力也明显胜出。
在“全像素全开”的测试中，老旗舰一加8 Pro因为有着更大的CMOS面积、更大的单像素尺寸，优势就非常明显了。
最后在夜间的多个测试环节里，更是能够明显看出欧加系这两款机器之间的胜负关系。当光线非常暗，更考验纯粹的、硬件上的进光量时，老旗舰一加8 Pro有着明显的优势。但如果来到不那么暗的复杂光线环境时，就能明显发现一加ACE竞速版更新的算法使得其更好地避免了光源周围的过曝，此时的样片观感反而能够胜过老旗舰。
小米机型样张对比：“9合1”大部分情况下胜过“4合1”
与一加的两款机型相比，小米这两款机型（小米10S和Redmi Note11 Pro+）间的相机硬件差距，其实就不是很大了。虽然从表面上看，小米10S的主摄尺寸要稍微大一点，但从硬件结构上来说，Redmi Note11 Pro+的HM2主摄CMOS支持“9像素合1”，这也使得其在大部分场景下的等效像素尺寸高达2.1μm，其实要明显胜过老旗舰HMX传感器“4像素合1”之后的1.6μm。
很显然，两款机型在像素结构上的这种差异，在实际体验上是确实能感受到的。从样张中可以看到，在强烈的光照下，等效像素更大的Redmi Note11 Pro+在楼房部分有着更好的观感。但与此同时，似乎是为了避免“大像素”带来的过曝问题，Redmi Note11 Pro+拍出的天空颜色显得有点黯淡，不如小米10S样张中的色彩自然。
到了光线条件不那么极端的环境下，两款机型的色彩、亮度表现差距就很小了，“新中端”此时确实是追平了“老旗舰”。
更有意思的是，在这组虚化样张里，“底”更小的Redmi Note11 Pro+一方面在虚化效果上，并不输给老旗舰小米10S，另一方面其反而更好地表现出了画面中心暗处的细节。看似性能与相机规格都不占优势的新款中端机型，居然真的实现了对老旗舰的“反杀”。
当然，“9像素合1”也不是没有缺点。其虽然能显著增强感光能力，但在一些复杂的逆光场景中会更容易导致过曝出现。比如上面这组对比样张中，Redmi Note11 Pro+拍出的楼梯部分虽然更为明亮清晰，但远处的树木就过曝了。
不过到了夜拍环节，小米10S的优势就完全显现出来了。由于其拥有Redmi Note11 Pro+不具备的光学防抖机构，使得小米10S可以用长得多的快门时间，来弥补像素尺寸上的劣势。结果就是“老旗舰”在超暗光环节中大幅胜过了新款中端机，同时也证明了其作为“旗舰机”，在更多拍照场景下的适应性优势。
vivo机型样张对比：大底VS大底，这次中端机真赢了
在此次的三组对比机型中，vivo S15 Pro与iQOO 5之间的差距可以说是最小的。一方面，两者的主摄都采用了目前能称得上中高端的大底、全像素对焦5000万像素方案，但iQOO 5的CMOS尺寸要略大一点；另一方面，vivo S15 Pro相比“老旗舰”又有着更高的ISP性能，而且还拥有iQOO 5所不具备的光学防抖功能。
那么，“更大一点的CMOS尺寸” VS “更强的算力+防抖”，究竟那边会取胜呢？从实拍样张来看，似乎还是“算力+防抖”的表现更好一些。
比如在强逆光的环境下，拥有防抖与算法优势的S15 Pro，画面就更为明亮。
在近距离对焦的场景下，S15 Pro也胜过了理论上CMOS级别更高的老旗舰，在色彩与对焦效果上都有着显著的优势。同理，依靠光学防抖带来的更长曝光时间，S15 Pro无论是在画面中心暗处的细节、还是“全像素全开”时的解析力上，都明显胜过了三年前的老旗舰。
不过更有意思的差异，则发生在这两台机型的副摄表现上。可以看到，因为有一枚2X长焦副摄，所以在大倍率望远方面iQOO 5能够轻易胜过没有长焦副摄的vivo S15 Pro。但在两者硬件差距很小的超广角端，白天强光下是像素更高一点的iQOO 5获胜，而到了夜间环境中，很明显vivo S15 Pro的算法优势就占据了上风。
总结：中端机主摄已能挑战老旗舰，但副摄劣势仍无法忽视
最终，在看完了这三组机型的全部样张对比结果后，相信大家对于“如今中端机能不能真的在拍照上挑战老旗舰”这个问题，已经有自己的答案了。
在我们朝流影视数码科技看来，得益于CMOS基础技术、SoC算力与影像算法的进步，2021年底到2022年上半年的这些中端机型，确实在主摄的影像能力上迎来了显著的进化。在部分场景下，如今中端机的主摄已经可以有比两三年前的老旗舰更好的表现了。
但是也要看到，“新中端”的这些优势项目一方面具有一定的局限性，所以这也意味着它们的优势往往只能体现在那些仅考察主摄素质，或是对算法重度依赖的场景。换句话说，也就是现在的中端机在影像上的进步还不够“彻底”，特别是副摄硬件配置上的短板，依然普遍十分显著。
另一方面，既然我们意识到中端机的很多影像优势明显是来自于算法，那么这就引出了一个新的问题，那些ISP、AI性能也并不差的老旗舰，为什么就不能适配如今新的算法？是硬件上确实无法兼容，还是厂商偷懒没有适配呢。如果“老旗舰”也用上了最新影像算法，是不是也能有显著的画质进步，甚至能够继续维持对新款中端机型影像体验的“碾压”呢？
这个问题其实也很值得去探讨，但那就需要另一篇评测了。
重要光纤类型及应用指南
在不断扩展的光纤通信世界中，一种尺寸并不适合所有的光纤。符合国际电信联盟G.652规范的步进式单模光纤有时被称为"标准单模"，因为它们已经被广泛使用了几十年。然而，G.652光纤已经随着需求的变化而发展，其他单模光纤已经被开发出新的用途，多模光纤已经找到了新的市场，并且出现了更多的奇异光纤。
重要光纤类型及应用指南
这些变化反映了为特定应用定制光纤的优势。室内使用的导管中需要抗弯曲的纤维。收缩纤维包层允许在电缆中使用更多的纤维数量。低水光纤可以在1270和1610nm之间以20nm为步长进行廉价的粗波分复用（WDM）。超低损耗光纤可以拉伸放大器的间距。多模分级光纤可以在短距离内传输高数据速率，削减发射机和接收机成本。
以下是重要光纤类型及其在通信中的应用指南：
渐变折射率多模光纤
梯度指数多模光纤最初是在20世纪60年代末开发的，目的是增加大芯光纤的带宽，现在主要用于短数据链路。过去使用的是LED光源，但现在大多数数据链路的速度都需要大规模生产的发射波长为800至960nm的垂直腔面发光激光器（VCSELs）。大多数分级光纤的纤芯为50μm，但一些纤芯为62.5μm的光纤仍在使用。表中列出了标准多模光纤的性能。
在实际应用中，多模数据链路只使用到550米左右，更远的距离使用单模光纤。虽然多模光纤在1310nm波段的损耗比短波长的损耗低，但廉价的VCSEL只在短波长波段大量生产。OM3和更新的标准使用VCSEL支持每秒多千兆比特的数据传输速率。
OM5标准规定，在850——953nm的两个或四个波长上，以25Gbit/s的短波分复用(SWDM)传输速率达到100Gbit/s的双工。2020年1月，IEEE工作组批准了IEEEP802.3cm400Gbit/soverMultimodeFiber标准，该标准将400Gbit/s信号在4根或8根光纤中进行分流，跨度可达100或150米，主要应用在大型数据中心内和5G网络的短距离高速链路上。
重复使用旧版光纤
数据中心安装的传统多模光纤可以重新利用，以高于表中所列的速率传输单模信号。Cailabs(法国雷恩)已经开发出一种光学器件，可以将高达99.5%的单模输入耦合到光纤的多种模式之一。他们报告说，传输速率为10Gbit/s，最高可达一公里，并正在测试100Gbit/s的速率。
二十年前安装的遗留G.652单模光纤，如果仍然是暗的或未充分使用，只需要进行最小的处理，就可以点亮使用。得益于数字信号处理和相干光传输，原本安装在一个或几个波长上传输10Gbit/s的G.652光纤可以在多达100个波长上传输相干的100Gbit/s信号，而不需要以适当的排列方式拼接不同类型的光纤来管理色散。这为传统光纤带来了新的生命，并可以为运营商节省安装新电缆的高昂费用，在城市地区安装新电缆的费用高达50万美元。
单模光纤标准
国际电联G.652单模标准的第一个版本是在1984年起草的，当时光纤通信的波长限制在1310纳米，那里的色散基本为零。它要求模场直径为8.6至9.5微米，截止波长不超过1260纳米，1310纳米处衰减不超过0.5分贝/公里，1550纳米处衰减不超过0.4分贝/公里。掺铒光纤放大器(EDFA)的发展将大部分传输转移到了1550nm窗口，但G.652光纤仍在广泛使用，当前G.652.D版本最显著的变化是将1310至1625nm处的损耗限制降低到0.4dB/km，1530至1565nm处的损耗限制降低到0.30dB/km6。
随着光纤传输的发展，其他新标准也随之而来。零色散移至1550nm的光纤的发展刺激了G.653标准的发展。最初的版本于1988年通过，要求纤芯直径为7.8至8.5微米，1500至1600纳米之间为零色散，最大色散为3.5ps/(nm-km)。一些零色散光纤仍在使用，但1550nm铒波段严重的四波混杂噪声使WDM不切实际，除非在1570——1625nmL波段使用放大器。
ITUG.654标准是为另一种基本被废弃的技术而制定的：1300nm附近零色散的海底电缆，单模截止波长转移到长达1530nm的波长。最近的变化将1530至1612nm处的最大损耗降低到0.25dB/km，因此它可以用于色散管理海底电缆的L波段传输。
WDM和色散管理的发展也导致了1996年ITUG.655非零色散位移单模光纤标准的出台.该标准规定的色散高到足以防止紧密间隔的光通道之间的非线性串扰，但低到足以允许通过混合不同色散的光纤进行色散补偿。最大单模截止波长为1450nm，最小和最大色散的单独公式规定了1460和1550nm之间的值，以及1550和1625nm之间的值，以允许通过拼接不同色散的光纤长度进行色散补偿。
另一个色散驱动的标准是G.656，2004年提供的是1460到1625nm之间低色散的单模光纤，适用于四波混杂不会成为严重问题的宽幅分离的WDM系统。后来，它被修改为用于拉曼光放大。
相干光传输采用数字信号处理进行前向纠错，避免了色散管理的需要，基本上不需要严格规定色散的标准。
弯曲损耗不敏感光纤
当光纤安装在网络的接入和传输部分的狭小空间时，弯曲损耗可能是一个重要的问题，因此ITU制定了G.657标准，定义了两类光纤的抗弯曲性能。A类涵盖了在传输和接入网中使用的G.652型光纤，它的弯曲半径可以是10或7.5mm。B类涵盖接入网中可能不符合G.652的光纤，当弯曲到7.5毫米或5毫米的半径时，具有低损耗。
弯曲损耗发生在单模光纤遇到弯曲或紧密包装的地方，如机柜、电缆管道、立管和隔板内。限制损耗的一种方法是减小模场直径，以改善对光的限制。另一种方法是嵌入一层折射率较低的玻璃，作为紧邻核心的凹陷内包层，或作为包层内的"沟槽"。其他的选择包括在纤芯中嵌入亚波长的孔或纳米结构。
1.用于降低弯曲损耗和改善导光性的光纤结构。
减薄型光纤
减少光纤的厚度可以让光纤被挤压成更小的体积，并弯曲成更小的半径，而不会引发可能导致光纤断裂的微小裂缝的形成。它还可以让更多的光纤装入电缆中。有两种选择：减少包层和覆盖在包层上的保护层，或者只减少保护层。
2.缩小包层直径如何改变10µm纤芯的单模光纤的尺寸。
标准光纤的外径为125µm，与单模光纤10µm的纤芯相比，纤芯很厚。可以将包层直径减小到80µm，这样光纤的玻璃体积就减少了2.4倍。带有塑料涂层的缩小包层光纤的外径约为170µm，而普通涂层光纤的外径为250µm。
另外，在标准的125µm包层上涂抹的涂层厚度也可以减少，因此涂覆纤维的直径只有200µm，而不是通常的250µm。
低水光纤
标准的光纤制造会留下氢的痕迹，氢在熔融硅纤维中与氧结合成羟基，在1360和1460nm之间吸收，在1383nm处有一个强峰。当光纤系统只在1310和1550nm波段工作时，这个波段可以忽略，但对于1270和1610nm之间20nm间距的廉价粗波分复用来说，这个波段就成了问题。
3.低水位和零水位峰值纤维的损耗比较（由Sterlite技术公司提供）。
已开发出将光纤中的氢气(通常称为"水")降低到两个水平的工艺。"低水"光纤通常在1383nm峰值处的损耗不高于1310nm处的损耗，通常低于0.34dB/km。目前版本的G.652.D和G.657标准都规定，1310——1625nm之间的光纤损耗应不超过0.40dB/km，低水光纤符合这一要求。标准还要求1383nm峰值处的损耗即使在老化后也要保持在0.4dB/km以下。
零水光纤可进一步降低OH的吸收，使1383nm峰值基本消失，衰减低于0.27和0.31dB/km。要达到如此低的损耗，需要用氘（重氢-2同位素）进一步加工，以阻止轻氢与玻璃中的氧结合，保持低吸收。
单模光纤的其他特殊功能
一些通信光纤提供了针对特殊情况进行优化的功能，例如拉伸放大器间距或跨越非常长的距离。
其中一个特点是扩大单模光纤的有效模式面积。虽然G.652的纤芯直径名义上是9到10微米，但它传输的单模以高斯模式扩散，因此有效模式面积更大一些--大约80nm2。如果这种光纤传输的功率很大，那么在靠近发射器或放大器的区域，功率最大的地方就会产生非线性效应。扩大有效模式面积可以降低纤芯的功率密度，减少非线性效应。改变磁芯-包层折射率差可以将有效模面积增加到100µm2以上，但这是有限制的。
大的有效模面积可以与极低的衰减相结合。例如，康宁公司（纽约州康宁市）和OFSOptics公司（佐治亚州诺克罗斯市）都提供了用于海底电缆的单模光纤，其有效模面积为125和150µm2，在1550nm处的衰减低于0.16dB/km。
还为通信系统中的端接或耦合光纤等任务制造了特殊光纤。
微结构和空芯光纤
新一代的光纤技术已经出现，基于微结构光纤，其长度上有孔。它们依靠光子晶体、光子带隙或其他结构来限制光，开辟了新的可能性。
微结构光纤具有由不同密度的微结构所产生的材料折射率差异；这些折射率差异引导或限制光。如果微结构与光纤传输的波长相比较小，它所包含的孔洞就会降低孔隙材料的平均折射率，因此它可以作为低折射率的包层，引导光通过固体或孔隙核心。
光子晶体光纤会产生光子带隙效应，阻止某些波长的光通过某些区域的传输。这种现象可用于将某些波长的光限制在一个有效面积较大的芯内，OFS光学公司在2020年10月出版的《激光聚焦世界》中对此进行了描述。网格结构作为内包层。标有"分流器"的六个六边形单元围绕着25微米的核心，将高阶模式从25微米的大核心中分流出来，使其有效地成为单模。
4.OFSOptics的中空芯光子带隙光纤的结构，该光纤在真空中以接近光速的速度传输信号（OFSOptics提供）。
虽然光子带隙光纤比传统的实芯光纤有更高的损耗，但其中空芯可以以30万公里/秒的速度传输光，而不是实芯光纤的20万公里/秒。光在中空芯中的领先时间获得了1.5微秒/公里，对于高频交易商来说，微秒意味着金钱，他们要为通过特殊电缆传输支付溢价。
2020年，南安普顿大学的衍生公司Lumenisity（英国罗姆西）推出了使用基于嵌套抗谐振无节光纤（NANF）技术的新型中空芯光纤的有线光纤。在这里，中空芯周围环绕着一层坚实的包层，其中几对嵌套的芯沿芯-包层边界运行。与光子带隙光纤相比，这种方法可以在更宽的波长范围内实现低损耗传输。在OFC2020上，南安普顿的研究人员报告说，在实芯光纤衰减的1550nm最小值处，损耗仅为0.28dB/km。
5.最小损耗为0.28dB/km的中空芯NANF光纤的结构（左）及其在1200和1700之间的衰减（蓝色）与早期最小为0.65dB/km的NANF光纤、纯硅实芯光纤（紫色）和光子带隙光纤（绿色）的衰减比较。
研究管道
另外两种新兴的实芯光纤仍在研究之中。
少模光纤的有效模态面积略高于单模工作的上限，使其只能携带少数几个模态(相比之下，传统多模光纤有数百或数千个模态)。研究人员已经证明，模分复用可以将单模信号耦合到少模光纤中的各个模式中，并在没有明显的串扰的情况下将其分离出来。
多芯光纤在其包层内嵌入了许多独立的导光芯，并将其分开以防止串扰。这样就可以实现芯分复用，每个芯传输单独的信号。
重要光纤类型及应用指南
这两种技术都已经在高数据速率下得到了证明，实验者已经成功地制造出包含多个芯的光纤，所有芯都以多种模式传输信号。这两种技术与在同一光缆中的不同光纤中或在平行线路中分别传输不同信号的不太优雅的方法一起被归类为空分复用。某种形式的空分多路复用在我们的未来，但哪种方法在电信系统中最具成本效益仍有待确定。
在不断扩展的光纤通信世界中，一种尺寸并不适合所有的光纤。符合国际电信联盟G.652规范的步进式单模光纤有时被称为"标准单模"，因为它们已经被广泛使用了几十年。然而，G.652光纤已经随着需求的变化而发展，其他单模光纤已经被开发出新的用途，多模光纤已经找到了新的市场，并且出现了更多的奇异光纤。
重要光纤类型及应用指南
这些变化反映了为特定应用定制光纤的优势。室内使用的导管中需要抗弯曲的纤维。收缩纤维包层允许在电缆中使用更多的纤维数量。低水光纤可以在1270和1610nm之间以20nm为步长进行廉价的粗波分复用（WDM）。超低损耗光纤可以拉伸放大器的间距。多模分级光纤可以在短距离内传输高数据速率，削减发射机和接收机成本。
以下是重要光纤类型及其在通信中的应用指南：
渐变折射率多模光纤
梯度指数多模光纤最初是在20世纪60年代末开发的，目的是增加大芯光纤的带宽，现在主要用于短数据链路。过去使用的是LED光源，但现在大多数数据链路的速度都需要大规模生产的发射波长为800至960nm的垂直腔面发光激光器（VCSELs）。大多数分级光纤的纤芯为50μm，但一些纤芯为62.5μm的光纤仍在使用。表中列出了标准多模光纤的性能。
在实际应用中，多模数据链路只使用到550米左右，更远的距离使用单模光纤。虽然多模光纤在1310nm波段的损耗比短波长的损耗低，但廉价的VCSEL只在短波长波段大量生产。OM3和更新的标准使用VCSEL支持每秒多千兆比特的数据传输速率。
OM5标准规定，在850——953nm的两个或四个波长上，以25Gbit/s的短波分复用(SWDM)传输速率达到100Gbit/s的双工。2020年1月，IEEE工作组批准了IEEEP802.3cm400Gbit/soverMultimodeFiber标准，该标准将400Gbit/s信号在4根或8根光纤中进行分流，跨度可达100或150米，主要应用在大型数据中心内和5G网络的短距离高速链路上。
重复使用旧版光纤
数据中心安装的传统多模光纤可以重新利用，以高于表中所列的速率传输单模信号。Cailabs(法国雷恩)已经开发出一种光学器件，可以将高达99.5%的单模输入耦合到光纤的多种模式之一。他们报告说，传输速率为10Gbit/s，最高可达一公里，并正在测试100Gbit/s的速率。
二十年前安装的遗留G.652单模光纤，如果仍然是暗的或未充分使用，只需要进行最小的处理，就可以点亮使用。得益于数字信号处理和相干光传输，原本安装在一个或几个波长上传输10Gbit/s的G.652光纤可以在多达100个波长上传输相干的100Gbit/s信号，而不需要以适当的排列方式拼接不同类型的光纤来管理色散。这为传统光纤带来了新的生命，并可以为运营商节省安装新电缆的高昂费用，在城市地区安装新电缆的费用高达50万美元。
单模光纤标准
国际电联G.652单模标准的第一个版本是在1984年起草的，当时光纤通信的波长限制在1310纳米，那里的色散基本为零。它要求模场直径为8.6至9.5微米，截止波长不超过1260纳米，1310纳米处衰减不超过0.5分贝/公里，1550纳米处衰减不超过0.4分贝/公里。掺铒光纤放大器(EDFA)的发展将大部分传输转移到了1550nm窗口，但G.652光纤仍在广泛使用，当前G.652.D版本最显著的变化是将1310至1625nm处的损耗限制降低到0.4dB/km，1530至1565nm处的损耗限制降低到0.30dB/km6。
随着光纤传输的发展，其他新标准也随之而来。零色散移至1550nm的光纤的发展刺激了G.653标准的发展。最初的版本于1988年通过，要求纤芯直径为7.8至8.5微米，1500至1600纳米之间为零色散，最大色散为3.5ps/(nm-km)。一些零色散光纤仍在使用，但1550nm铒波段严重的四波混杂噪声使WDM不切实际，除非在1570——1625nmL波段使用放大器。
ITUG.654标准是为另一种基本被废弃的技术而制定的：1300nm附近零色散的海底电缆，单模截止波长转移到长达1530nm的波长。最近的变化将1530至1612nm处的最大损耗降低到0.25dB/km，因此它可以用于色散管理海底电缆的L波段传输。
WDM和色散管理的发展也导致了1996年ITUG.655非零色散位移单模光纤标准的出台.该标准规定的色散高到足以防止紧密间隔的光通道之间的非线性串扰，但低到足以允许通过混合不同色散的光纤进行色散补偿。最大单模截止波长为1450nm，最小和最大色散的单独公式规定了1460和1550nm之间的值，以及1550和1625nm之间的值，以允许通过拼接不同色散的光纤长度进行色散补偿。
另一个色散驱动的标准是G.656，2004年提供的是1460到1625nm之间低色散的单模光纤，适用于四波混杂不会成为严重问题的宽幅分离的WDM系统。后来，它被修改为用于拉曼光放大。
相干光传输采用数字信号处理进行前向纠错，避免了色散管理的需要，基本上不需要严格规定色散的标准。
弯曲损耗不敏感光纤
当光纤安装在网络的接入和传输部分的狭小空间时，弯曲损耗可能是一个重要的问题，因此ITU制定了G.657标准，定义了两类光纤的抗弯曲性能。A类涵盖了在传输和接入网中使用的G.652型光纤，它的弯曲半径可以是10或7.5mm。B类涵盖接入网中可能不符合G.652的光纤，当弯曲到7.5毫米或5毫米的半径时，具有低损耗。
弯曲损耗发生在单模光纤遇到弯曲或紧密包装的地方，如机柜、电缆管道、立管和隔板内。限制损耗的一种方法是减小模场直径，以改善对光的限制。另一种方法是嵌入一层折射率较低的玻璃，作为紧邻核心的凹陷内包层，或作为包层内的"沟槽"。其他的选择包括在纤芯中嵌入亚波长的孔或纳米结构。
1.用于降低弯曲损耗和改善导光性的光纤结构。
减薄型光纤
减少光纤的厚度可以让光纤被挤压成更小的体积，并弯曲成更小的半径，而不会引发可能导致光纤断裂的微小裂缝的形成。它还可以让更多的光纤装入电缆中。有两种选择：减少包层和覆盖在包层上的保护层，或者只减少保护层。
2.缩小包层直径如何改变10µm纤芯的单模光纤的尺寸。
标准光纤的外径为125µm，与单模光纤10µm的纤芯相比，纤芯很厚。可以将包层直径减小到80µm，这样光纤的玻璃体积就减少了2.4倍。带有塑料涂层的缩小包层光纤的外径约为170µm，而普通涂层光纤的外径为250µm。
另外，在标准的125µm包层上涂抹的涂层厚度也可以减少，因此涂覆纤维的直径只有200µm，而不是通常的250µm。
低水光纤
标准的光纤制造会留下氢的痕迹，氢在熔融硅纤维中与氧结合成羟基，在1360和1460nm之间吸收，在1383nm处有一个强峰。当光纤系统只在1310和1550nm波段工作时，这个波段可以忽略，但对于1270和1610nm之间20nm间距的廉价粗波分复用来说，这个波段就成了问题。
3.低水位和零水位峰值纤维的损耗比较（由Sterlite技术公司提供）。
已开发出将光纤中的氢气(通常称为"水")降低到两个水平的工艺。"低水"光纤通常在1383nm峰值处的损耗不高于1310nm处的损耗，通常低于0.34dB/km。目前版本的G.652.D和G.657标准都规定，1310——1625nm之间的光纤损耗应不超过0.40dB/km，低水光纤符合这一要求。标准还要求1383nm峰值处的损耗即使在老化后也要保持在0.4dB/km以下。
零水光纤可进一步降低OH的吸收，使1383nm峰值基本消失，衰减低于0.27和0.31dB/km。要达到如此低的损耗，需要用氘（重氢-2同位素）进一步加工，以阻止轻氢与玻璃中的氧结合，保持低吸收。
单模光纤的其他特殊功能
一些通信光纤提供了针对特殊情况进行优化的功能，例如拉伸放大器间距或跨越非常长的距离。
其中一个特点是扩大单模光纤的有效模式面积。虽然G.652的纤芯直径名义上是9到10微米，但它传输的单模以高斯模式扩散，因此有效模式面积更大一些--大约80nm2。如果这种光纤传输的功率很大，那么在靠近发射器或放大器的区域，功率最大的地方就会产生非线性效应。扩大有效模式面积可以降低纤芯的功率密度，减少非线性效应。改变磁芯-包层折射率差可以将有效模面积增加到100µm2以上，但这是有限制的。
大的有效模面积可以与极低的衰减相结合。例如，康宁公司（纽约州康宁市）和OFSOptics公司（佐治亚州诺克罗斯市）都提供了用于海底电缆的单模光纤，其有效模面积为125和150µm2，在1550nm处的衰减低于0.16dB/km。
还为通信系统中的端接或耦合光纤等任务制造了特殊光纤。
微结构和空芯光纤
新一代的光纤技术已经出现，基于微结构光纤，其长度上有孔。它们依靠光子晶体、光子带隙或其他结构来限制光，开辟了新的可能性。
微结构光纤具有由不同密度的微结构所产生的材料折射率差异；这些折射率差异引导或限制光。如果微结构与光纤传输的波长相比较小，它所包含的孔洞就会降低孔隙材料的平均折射率，因此它可以作为低折射率的包层，引导光通过固体或孔隙核心。
光子晶体光纤会产生光子带隙效应，阻止某些波长的光通过某些区域的传输。这种现象可用于将某些波长的光限制在一个有效面积较大的芯内，OFS光学公司在2020年10月出版的《激光聚焦世界》中对此进行了描述。网格结构作为内包层。标有"分流器"的六个六边形单元围绕着25微米的核心，将高阶模式从25微米的大核心中分流出来，使其有效地成为单模。
4.OFSOptics的中空芯光子带隙光纤的结构，该光纤在真空中以接近光速的速度传输信号（OFSOptics提供）。
虽然光子带隙光纤比传统的实芯光纤有更高的损耗，但其中空芯可以以30万公里/秒的速度传输光，而不是实芯光纤的20万公里/秒。光在中空芯中的领先时间获得了1.5微秒/公里，对于高频交易商来说，微秒意味着金钱，他们要为通过特殊电缆传输支付溢价。
2020年，南安普顿大学的衍生公司Lumenisity（英国罗姆西）推出了使用基于嵌套抗谐振无节光纤（NANF）技术的新型中空芯光纤的有线光纤。在这里，中空芯周围环绕着一层坚实的包层，其中几对嵌套的芯沿芯-包层边界运行。与光子带隙光纤相比，这种方法可以在更宽的波长范围内实现低损耗传输。在OFC2020上，南安普顿的研究人员报告说，在实芯光纤衰减的1550nm最小值处，损耗仅为0.28dB/km。
5.最小损耗为0.28dB/km的中空芯NANF光纤的结构（左）及其在1200和1700之间的衰减（蓝色）与早期最小为0.65dB/km的NANF光纤、纯硅实芯光纤（紫色）和光子带隙光纤（绿色）的衰减比较。
研究管道
另外两种新兴的实芯光纤仍在研究之中。
少模光纤的有效模态面积略高于单模工作的上限，使其只能携带少数几个模态(相比之下，传统多模光纤有数百或数千个模态)。研究人员已经证明，模分复用可以将单模信号耦合到少模光纤中的各个模式中，并在没有明显的串扰的情况下将其分离出来。
多芯光纤在其包层内嵌入了许多独立的导光芯，并将其分开以防止串扰。这样就可以实现芯分复用，每个芯传输单独的信号。
重要光纤类型及应用指南
这两种技术都已经在高数据速率下得到了证明，实验者已经成功地制造出包含多个芯的光纤，所有芯都以多种模式传输信号。这两种技术与在同一光缆中的不同光纤中或在平行线路中分别传输不同信号的不太优雅的方法一起被归类为空分复用。某种形式的空分多路复用在我们的未来，但哪种方法在电信系统中最具成本效益仍有待确定。
揭秘华为激光雷达
华为最近展出了针对自动驾驶的一系列传感器，包括双目摄像头、毫米波雷达和激光雷达。这次我们首先解密华为的激光雷达，下次是双目摄像头。
华为的保密工作一向是业内最好的，因此别指望有太多公开资料，因此突破口还是选在专利上。2020年7月2日，世界知识产权组织国际局公布了华为的一项有关激光雷达的专利，发明名称为一种激光雷达测量模组和激光雷达。这是华为激光雷达领域覆盖面最广的专利，长达52页，大多数中文发明专利不超过20页。华为专利申请详细说明了激光雷达的原理和构造。很有可能就是华为这款激光雷达2.0的详细介绍。
在解密华为激光雷达前先了解一下激光雷达信噪比的概念，任何传感器，最重要的参数就是信噪比，非相干激光雷达的信噪比SNR方程可以表示为：
从上面公式可以看出，要提高信噪比，最简单有效的方法是提高接收信号光功率和量子效率。激光雷达按光学扫描器目前可以分为三大类，一类是旋转型机械激光雷达，包括360度旋转和反射镜往复的Scala，是目前最常见最成熟的激光雷达。第二类是MEMS激光雷达。第三类是Flash激光雷达，Flash激光雷达实际是2D/3D焦平面（FPA）摄像机，也就是手机和平板领域大量使用的ToF相机，两者完全一样，只是有效距离差很多。Flash激光雷达全半导体构成，与目前传统摄像头几乎没有差别，因此前途远大，但近期内落地较难，因为目前VCSEL的效率和指向性，让Flash激光雷达有效距离和分辨率都不及前两类，顺便要说一下，前两类激光雷达输出的是点云，Flash激光雷达输出的是3D图像，当然也可以输出点云。目前高性能Flash激光雷达主要是IBEO和OUSTER。都对Beam做了调整，不是单一Beam而是Multi-Beam。
MEMS是目前最快落地的方案，和机械激光雷达相比，其优势有三，首先MEMS微振镜帮助激光雷达摆脱了笨重的马达、多棱镜等机械运动装置，毫米级尺寸的微振镜大大减少了激光雷达的尺寸，提高了可靠性。
其次是成本，MEMS微振镜的引入可以减少激光器和探测器数量，极大地降低成本。传统的机械式激光雷达要实现多少线束，就需要多少组发射模块与接收模块。而采用二维MEMS微振镜，仅需要一束激光光源，通过一面MEMS微振镜来反射激光器的光束，两者采用微秒级的频率协同工作，通过探测器接收后达到对目标物体进行3D扫描的目的。与多组发射/接收芯片组的机械式激光雷达结构相比，MEMS激光雷达对激光器和探测器的数量需求明显减少。从成本角度分析，N线机械式激光雷达需要N组IC芯片组：跨阻放大器（TIA）、低噪声放大器（LNA）、比较器（Comparator）、模数转换器（ADC）等。如果采用进口的激光器（典型的如Excelitas的LD）和探测器（典型的如滨松的PD），1K数量下每线激光雷达的成本大约200美元，国产如常用的长春光机所激光器价格能低一些。MEMS理论上可以做到其1/16的成本。
最后是分辨率，MEMS振镜可以精确控制偏转角度，而不像机械激光雷达那样只能调整马达转速。像Velodyne的Velarray每秒单次回波点达200万个，而Velodyne的128线激光雷达也不过240万个，Velarray几乎相当于106线机械激光雷达。
那么MEMS的缺点是什么？缺点就是信噪比和有效距离及FOV太窄。因为MEMS只用一组发射激光和接收装置，那么信号光功率必定远低于机械激光雷达。同时 MEMS激光雷达接收端的收光孔径非常小，远低于机械激光雷达，而光接收峰值功率与接收器孔径面积成正比。导致功率进一步下降。这就意味着信噪比的降低，同时也意味着有效距离的缩短。扫描系统分辨率由镜面尺寸与最大偏转角度的乘积共同决定，镜面尺寸与偏转角度是矛盾的，镜面尺寸越大，偏转角度就越小。而镜面尺寸越大，分辨率就越高。最后MEMS振镜的成本和尺寸也是正比，目前MEMS振镜最大尺寸是Mirrorcle，可达7.5毫米，售价高达1199美元。速腾投资的希景科技开发的MEMS微振镜镜面直径为5mm，已经进入量产阶段；禾赛科技的PandarGT 3.0中用到的MEMS微振镜则是由自研团队提供。
解决办法主要有两种，一是使用1550纳米发射波长的激光器，用光纤领域的掺铒放大器进一步提升功率，1550 nm波段的激光，其人眼安全阈值远高于905nm激光。因此在安全范围内可以大幅度提高1550 nm光纤激光器的激光功率。典型例子就是沃尔沃和丰田投资的Luminar。缺点是1550纳米激光器价格极其昂贵，且这是激光器产业的范畴，激光雷达厂家的技术远不及激光器产业厂家，想压低成本几乎不可能，还有一个缺点是1550纳米对阳光比较敏感。不过1550纳米附加一个优点就是像毫米波雷达一样全天候。二是使用SPAD或SiPM接收阵列，而不是传统APD阵列，SPAD阵列效率比APD高大约10万倍，典型例子是丰田中央研究院。但SPAD阵列目前还不算特别成熟，价格也略高。
华为要想快速切入激光雷达领域，自然也是选择MEMS激光雷达，不过针对功率过低的缺点，华为做了改进，也就是华为专利所说的，多线程微振镜激光测量模组。
华为采用机械激光雷达的做法，采用多个发射和接收组件，而不是传统MEMS激光雷达那样只有一个，因为华为在光电领域产业庞大，规模效应突出，采购激光发射器和接收器的成本远比传统激光雷达要低。
图中画出了三个测距模组，分别是100a、100b、100c，每个模组包括三个元件，分别是激光发射器101B，分光镜102a，接收器103a。104a为出射光束，110为反射镜，105a为回波光束，120为MEMS振镜，微振镜二维扫描摆动，实现光束140a（源自104a）的扫描。130为处理电路。100a、100b、100c结构完全一致，分时发射激光束。华为的等效100线，当然也不是100个测距模组，那样增加成本太多了，毕竟MEMS振镜的垂直扫描密度要好控制的多。
110反射镜的出现，让华为激光雷达更紧凑，更加方便线路板布线。同时以120MEMS振镜为核心，两边对称放置测距模组。结构更加简洁。160和170为连接线缆，180为透光外壳窗口。
华为这种设计，当然成本和体积肯定比传统MEMS激光雷达大多了，但性能也增加了，特别是有效距离和FOV，通常激光雷达厂家在说明有效距离时不会加上反射率，一般默认为90%，这样数字会好看很多，而华为特别点明反射率10%，反射率10%的情况下，即使短距离激光雷达都可达80米，传统MEMS激光雷达通常只有一半即40米。功率的增加让MEMS振镜尺寸可以缩小，FOV就可以大一点，华为激光雷达的FOV也是业内最大的。振镜越小，价格也越低。华为这种模块式布局，可以快速出产多种用途的激光雷达，适应不同的市场需求。
最有希望的Flash激光雷达，相信华为也有布局，不过Flash激光雷达的关键不在于激光雷达厂家，而是ToF传感器厂家，这些领域都是巨头，索尼、OV、ST、东芝、松下、安森美、英飞凌等。未来可能像摄像头一样，这些巨头提供传感器，激光雷达厂家做成模组，但这个过程可能长达8-10年。这期间三种激光雷达可能长期共存。（来源：佐思专利研究组 佐思汽车研究）
华为最近展出了针对自动驾驶的一系列传感器，包括双目摄像头、毫米波雷达和激光雷达。这次我们首先解密华为的激光雷达，下次是双目摄像头。
华为的保密工作一向是业内最好的，因此别指望有太多公开资料，因此突破口还是选在专利上。2020年7月2日，世界知识产权组织国际局公布了华为的一项有关激光雷达的专利，发明名称为一种激光雷达测量模组和激光雷达。这是华为激光雷达领域覆盖面最广的专利，长达52页，大多数中文发明专利不超过20页。华为专利申请详细说明了激光雷达的原理和构造。很有可能就是华为这款激光雷达2.0的详细介绍。
在解密华为激光雷达前先了解一下激光雷达信噪比的概念，任何传感器，最重要的参数就是信噪比，非相干激光雷达的信噪比SNR方程可以表示为：
从上面公式可以看出，要提高信噪比，最简单有效的方法是提高接收信号光功率和量子效率。激光雷达按光学扫描器目前可以分为三大类，一类是旋转型机械激光雷达，包括360度旋转和反射镜往复的Scala，是目前最常见最成熟的激光雷达。第二类是MEMS激光雷达。第三类是Flash激光雷达，Flash激光雷达实际是2D/3D焦平面（FPA）摄像机，也就是手机和平板领域大量使用的ToF相机，两者完全一样，只是有效距离差很多。Flash激光雷达全半导体构成，与目前传统摄像头几乎没有差别，因此前途远大，但近期内落地较难，因为目前VCSEL的效率和指向性，让Flash激光雷达有效距离和分辨率都不及前两类，顺便要说一下，前两类激光雷达输出的是点云，Flash激光雷达输出的是3D图像，当然也可以输出点云。目前高性能Flash激光雷达主要是IBEO和OUSTER。都对Beam做了调整，不是单一Beam而是Multi-Beam。
MEMS是目前最快落地的方案，和机械激光雷达相比，其优势有三，首先MEMS微振镜帮助激光雷达摆脱了笨重的马达、多棱镜等机械运动装置，毫米级尺寸的微振镜大大减少了激光雷达的尺寸，提高了可靠性。
其次是成本，MEMS微振镜的引入可以减少激光器和探测器数量，极大地降低成本。传统的机械式激光雷达要实现多少线束，就需要多少组发射模块与接收模块。而采用二维MEMS微振镜，仅需要一束激光光源，通过一面MEMS微振镜来反射激光器的光束，两者采用微秒级的频率协同工作，通过探测器接收后达到对目标物体进行3D扫描的目的。与多组发射/接收芯片组的机械式激光雷达结构相比，MEMS激光雷达对激光器和探测器的数量需求明显减少。从成本角度分析，N线机械式激光雷达需要N组IC芯片组：跨阻放大器（TIA）、低噪声放大器（LNA）、比较器（Comparator）、模数转换器（ADC）等。如果采用进口的激光器（典型的如Excelitas的LD）和探测器（典型的如滨松的PD），1K数量下每线激光雷达的成本大约200美元，国产如常用的长春光机所激光器价格能低一些。MEMS理论上可以做到其1/16的成本。
最后是分辨率，MEMS振镜可以精确控制偏转角度，而不像机械激光雷达那样只能调整马达转速。像Velodyne的Velarray每秒单次回波点达200万个，而Velodyne的128线激光雷达也不过240万个，Velarray几乎相当于106线机械激光雷达。
那么MEMS的缺点是什么？缺点就是信噪比和有效距离及FOV太窄。因为MEMS只用一组发射激光和接收装置，那么信号光功率必定远低于机械激光雷达。同时 MEMS激光雷达接收端的收光孔径非常小，远低于机械激光雷达，而光接收峰值功率与接收器孔径面积成正比。导致功率进一步下降。这就意味着信噪比的降低，同时也意味着有效距离的缩短。扫描系统分辨率由镜面尺寸与最大偏转角度的乘积共同决定，镜面尺寸与偏转角度是矛盾的，镜面尺寸越大，偏转角度就越小。而镜面尺寸越大，分辨率就越高。最后MEMS振镜的成本和尺寸也是正比，目前MEMS振镜最大尺寸是Mirrorcle，可达7.5毫米，售价高达1199美元。速腾投资的希景科技开发的MEMS微振镜镜面直径为5mm，已经进入量产阶段；禾赛科技的PandarGT 3.0中用到的MEMS微振镜则是由自研团队提供。
解决办法主要有两种，一是使用1550纳米发射波长的激光器，用光纤领域的掺铒放大器进一步提升功率，1550 nm波段的激光，其人眼安全阈值远高于905nm激光。因此在安全范围内可以大幅度提高1550 nm光纤激光器的激光功率。典型例子就是沃尔沃和丰田投资的Luminar。缺点是1550纳米激光器价格极其昂贵，且这是激光器产业的范畴，激光雷达厂家的技术远不及激光器产业厂家，想压低成本几乎不可能，还有一个缺点是1550纳米对阳光比较敏感。不过1550纳米附加一个优点就是像毫米波雷达一样全天候。二是使用SPAD或SiPM接收阵列，而不是传统APD阵列，SPAD阵列效率比APD高大约10万倍，典型例子是丰田中央研究院。但SPAD阵列目前还不算特别成熟，价格也略高。
华为要想快速切入激光雷达领域，自然也是选择MEMS激光雷达，不过针对功率过低的缺点，华为做了改进，也就是华为专利所说的，多线程微振镜激光测量模组。
华为采用机械激光雷达的做法，采用多个发射和接收组件，而不是传统MEMS激光雷达那样只有一个，因为华为在光电领域产业庞大，规模效应突出，采购激光发射器和接收器的成本远比传统激光雷达要低。
图中画出了三个测距模组，分别是100a、100b、100c，每个模组包括三个元件，分别是激光发射器101B，分光镜102a，接收器103a。104a为出射光束，110为反射镜，105a为回波光束，120为MEMS振镜，微振镜二维扫描摆动，实现光束140a（源自104a）的扫描。130为处理电路。100a、100b、100c结构完全一致，分时发射激光束。华为的等效100线，当然也不是100个测距模组，那样增加成本太多了，毕竟MEMS振镜的垂直扫描密度要好控制的多。
110反射镜的出现，让华为激光雷达更紧凑，更加方便线路板布线。同时以120MEMS振镜为核心，两边对称放置测距模组。结构更加简洁。160和170为连接线缆，180为透光外壳窗口。
华为这种设计，当然成本和体积肯定比传统MEMS激光雷达大多了，但性能也增加了，特别是有效距离和FOV，通常激光雷达厂家在说明有效距离时不会加上反射率，一般默认为90%，这样数字会好看很多，而华为特别点明反射率10%，反射率10%的情况下，即使短距离激光雷达都可达80米，传统MEMS激光雷达通常只有一半即40米。功率的增加让MEMS振镜尺寸可以缩小，FOV就可以大一点，华为激光雷达的FOV也是业内最大的。振镜越小，价格也越低。华为这种模块式布局，可以快速出产多种用途的激光雷达，适应不同的市场需求。
最有希望的Flash激光雷达，相信华为也有布局，不过Flash激光雷达的关键不在于激光雷达厂家，而是ToF传感器厂家，这些领域都是巨头，索尼、OV、ST、东芝、松下、安森美、英飞凌等。未来可能像摄像头一样，这些巨头提供传感器，激光雷达厂家做成模组，但这个过程可能长达8-10年。这期间三种激光雷达可能长期共存。（来源：佐思专利研究组 佐思汽车研究）
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