从挂 GoPro 到自有相机

为什么 DJI 一定要自研相机

飞行相机 2013-2017

从挂 GoPro 到自有相机

2013 年底,一个 Phantom 1 用户想把航拍画面放到本地电视台用。他遇到的不是飞行问题,也不是信号问题,而是画质问题。GoPro Hero3 装在 Phantom 底部的支架上,拍到的画面确实够清晰(4K 分辨率),但一旦飞行器侧倾或遇到阵风,画面就开始剧烈晃动。原因很简单:GoPro 用两颗 M3.0×6 螺丝硬连接在无人机机身上,没有减震,更没有云台。同一时期,Phantom 1 的 RC Groups 论坛上,越来越多用户开始自己动手改装:用橡皮筋做减震、加装自制的单轴云台、甚至把 GoPro 拆开直接改装镜头。DJI 很快读到了这个信号。用户想要一台"飞行的相机",而不是"一台能带相机的飞行器"。

相机从无到有:三个关键版本

DJI Phantom 1 底部挂载 GoPro 的支架设计 Phantom 1 底部的 GoPro 挂载支架,使用 M3.0×6 规格螺丝固定。用户需要另购 GoPro 相机才能拍摄航拍画面。来源:Wikimedia Commons。

Phantom 1(2013 年初)是一款不带相机的无人机。DJI 在机身底部设计了一个与 GoPro 底座兼容的螺丝固定支架,用户把自己的 GoPro 扣上去就能航拍。这个方案当时有两个合理的理由。第一,DJI 没有相机研发能力。第二,GoPro Hero3 Black Edition 已经能拍 4K 视频,画质远超 DJI 自己从头开发的水平。靠挂载 GoPro,Phantom 1 以 $679 的价格进入市场,用户不需要为自带相机付费,画质还与 GoPro 的最新机型保持同步。这个选择在当时看起来天衣无缝,但它在公司内部埋下了一个长期隐患:如果 GoPro 某天不再合作,或者 GoPro 的画质不再领先,DJI 的航拍体验就会被别人的研发节奏所牵制。

几个月后,DJI 开始推进相机自研。2013 年 10 月的 Phantom 2 Vision 搭载了 DJI 首款自研相机模组:14 兆像素、1/2.3 英寸 CMOS 传感器、1080p 视频,通过 Wi-Fi 在 300 米内向手机传输实时画面。这是消费级无人机第一次把相机和飞行器作为一个整体设计。但画质评价并不乐观。多个评测指出,Vision 相机的动态范围和细节保留能力不及同时期的 GoPro Hero3(PhotoshopCAFE)。它的照片在阴天条件下噪点明显,暗部细节丢失严重,视频画面在快速飞行时出现明显果冻效应。作为"飞行的相机"第一步,它算是及格的,但方向比结果更重要。

2014 年 4 月的 Phantom 2 Vision+ 修正了一个关键缺陷:它为相机加装了自稳定的三轴云台。这个改动带来的变化远超相机硬件本身。航拍体验从"拍摄后祈祷画面不晃"变成了"拍完就知道能用"。同期依然挂载 GoPro 的 Phantom 2(非 Vision 版本)还需要另购 Zenmuse H3-2D 云台才能获得类似的稳定效果,而 Vision+ 出厂就自带了一体化的云台相机模组。三轴云台的引入把画质体验的分界线从"相机传感器"移到了"相机稳定性"上。对用户来说,抖动消除带来的画质改善,比再增加两百万像素更加明显。

DJI Phantom 3 Professional 相机与三轴云台一体化设计 Phantom 3 Professional 的相机与三轴云台一体化组件。相机使用 1/2.3" Sony EXMOR CMOS 传感器,支持 4K 30fps 视频录制。来源:DJI 官方新闻稿。

2015 年 4 月的 Phantom 3 是这条自研路径上的转折点。Phantom 3 Professional 搭载了一颗 1/2.3 英寸 Sony EXMOR CMOS 传感器,能拍摄 4K 30fps 视频和 12MP 照片。三轴云台从 Phantom 2 Vision+ 的可选升级变成了标配。更重要的是,DJI 的 Lightbridge 图传系统首次集成到 Phantom 3 中,实现了 2 公里 1080p 实时画面传输(DJI 新闻稿)。三轴云台加 4K 加远距离图传这三个要素第一次在同一台产品上同时满足。航拍画质终于不再是一个妥协项。

Phantom 3 的意义还在于它让 DJI 不再需要 GoPro。2013 年 Phantom 1 挂载 GoPro 时,DJI 的航拍画质依赖于另一家公司的产品升级周期。当 GoPro 在 2014 年与 DJI 就贴牌合作谈判失败(Wikipedia),随后转向与 3DR 合作时,这种依赖关系的风险变得清晰。Phantom 3 的 4K 相机证明 DJI 可以独立提供不输于甚至优于 GoPro 的航拍画质,而且它是完全集成在飞行器中的。

机械快门与 1 英寸传感器:进入专业相机领域

2016 年是相机质量开始反超飞行性能成为竞争重点的年份。Phantom 4 主推的是避障和智能跟随功能,但它的相机(1/2.3 英寸传感器、电子快门)本质上和 Phantom 3 处于同一水平。用户反馈中最尖锐的声音之一是:避障功能再智能,如果拍出来的照片有果冻效应(电子卷帘快门在运动状态下产生的图像扭曲),那它对专业的航拍用户就没有意义。Phantom 4 的定价 $1,200 已经触及专业用户的心理价位,但他们发现画质还停留在上一年代。

DJI 的回应是同年晚些时候发布的 Phantom 4 Pro。它搭载了一颗 1 英寸 20MP CMOS 传感器,面积大约是 Phantom 4 传感器(1/2.3 英寸)的四倍。更大的传感器意味着更大的感光面积、更好的暗光表现、更高的动态范围。更关键的是,它引入了机械快门,最高速度 1/2000 秒,彻底消除了果冻效应。这是一个针对专业用户痛点的精确打击。航拍测绘需要清晰无失真的正射影像,建筑巡检要求运动物体边缘锐利,影视制作追求每一帧都可以用作素材。卷帘快门一直是无人机相机在这些场景中的硬伤。Phantom 4 Pro 的定价 $1,499 首次把消费级无人机相机的画质推到了专业摄影师的"可用"线以上。

DJI Phantom 4 飞行姿态,展示了相机在机身下方的集成位置 Phantom 4 在飞行中。其相机使用 1/2.3" 传感器和电子快门,至 Phantom 4 Pro 才升级为 1 英寸 CMOS 与机械快门。来源:Wikimedia Commons。

哈苏色彩:最后的品牌拼图

2018 年的 Mavic 2 Pro 把这条路径推到了顶点。它的相机模组(哈苏 L1D-20c)由 DJI 与哈苏联合开发,搭载 1 英寸 20MP CMOS 传感器、28mm 等效焦距、f/2.8-f/11 可变光圈。硬件参数本身已经达到了 Phantom 4 Pro 的水平。但 Mavic 2 Pro 多了一层资产:哈苏的 HNCS(Hasselblad Natural Color Solution)色彩科学。这是一套经过数十年色彩校准积累的底片曲线和色彩矩阵算法,能让照片的色彩过渡更自然,高光不易溢出,肤色不偏绿。DJI 在 2015 年开始收购哈苏股权,到 2017 年实现全资控股;Mavic 2 Pro 是这笔收购在消费级产品上的首次落地。

Mavic 2 Pro 的用户不需要知道 HNCS 是什么。他们只需要对比白天拍的航拍照片和自己用普通无人机拍的照片就能看出差别。前者的色彩过渡更平滑,不需要后期校色就能直接使用。这套"让你不需要懂色彩科学就能拍出好照片"的体验,正是 DJI 五年相机自研的终点。从凭两颗螺丝固定 GoPro,到买下一家瑞典相机公司来调色,DJI 在这条路径上走了五年。

GoPro 的另一面

GoPro 在这段历史里扮演了两个角色。第一个是早期合作伙伴。正是 GoPro 的运动相机生态让 Phantom 1 在不自带相机的情况下仍能作为一个航拍产品成立。第二个是后来被 DJI 相机能力超越的竞争对手。GoPro Karma 在 2016 年发布时定价 $799,比 Phantom 4 低 $400。但 Karma 没有三轴云台、没有 4K 60fps、没有避障、不可折叠。它的飞行器需要把 GoPro Hero5 从保护壳里取出来才能装到挂架上,这个过程本身就需要两三分钟,而且每次换电池都要重来一遍。DJI 此时已经在自己的 Phantom 3 上完成了 4K 加三轴云台的整合,用户开机就能拍。而 Karma 还在用 GoPro Hero 的挂载方案,和 2013 年 Phantom 1 的思路一模一样。Karma 上市一年后因市场表现和电池召回问题退出(Wikipedia),2018 年 GoPro 正式放弃无人机业务。

这组对照揭示了一个更深层的竞争问题。当年 Phantom 1 挂载 GoPro 的时候,无人机品类才刚刚起步,没有自有相机的代价可以被品类红利覆盖。但当 Phantom 3 和 4 连续迭代后,相机质量已经成为竞争的基本门槛。GoPro 在 2016 年用 2013 年的思路进入市场,本质上是在和已经被自己养大的竞争对手在同一条跑道上竞争。Karma 的失败既是产品力的问题,也源于对竞争门槛错误的估算。

相机自研的组织代价

这条路径不是没有代价的。自研相机意味着 DJI 需要同时维护两条技术线:飞行平台(飞控、电机、电池、图传)和影像系统(传感器、ISP、色彩校准、镜头设计)。每条线都有自己的研发节奏和供应链约束。Phantom 3 要在 2015 年 4 月同时完成三轴云台集成、Lightbridge 整合和 4K 相机调校,从 Phantom 2 Vision+ 发布算起只有 12 个月。这个更新节奏直到 Phantom 4 Pro 才放缓到约 18 个月。

但从竞争结果来看,这笔投入 DJI 不得不花。到 2018 年,消费级无人机市场已经不存在"不自研相机"的选项。GoPro Karma 退出了,Parrot 的相机方案一直无法追上,3DR 转型了企业软件。DJI 的相机自研路径表面上是产品升级,本质上是把相机质量变成了无人机的核心竞争门槛。这道门槛一旦建立,不自研相机的竞争对手就被彻底关在了市场之外。到 2018 年为止,没有一家不自研相机的无人机公司还留在消费级市场里。

Mavic 2 Pro 的哈苏 L1D-20c 相机模块特写 Mavic 2 Pro 的相机模块,标注为 Hasselblad L1D-20c,搭载 1" CMOS 20MP 传感器和 HNCS 色彩科学。来源:DJI 官方产品页面。

回头看,Phantom 1 挂载 GoPro 的设计不是一个错误,而是一个阶段性的正确选择。真正重要的是 DJI 没有停在那个阶段。每一代 Phantom 都在相机上做加法:从无到有(Vision 的首款 14MP 相机)、从有到稳(Vision+ 的三轴云台)、从稳到高清(Phantom 3 的 4K)、从高清到专业(Phantom 4 Pro 的 1 英寸传感器加机械快门)、从专业到品牌溢价(Mavic 2 Pro 的哈苏色彩)。五年五步,每一步都在回答同一个问题:当无人机的飞行能力趋同之后,用户还愿意为什么多付钱?答案是影像质量。这个判断后来也被 DJI 在手持影像产品上的持续投入反复验证。

追问

  1. DJI 的相机自研路径和 GoPro Karma 的失败构成一组直接对照。如果 GoPro 在 2014 年成功与 DJI 达成贴牌协议,而不是自己开发 Karma,消费级无人机的竞争格局会发生什么变化?

  2. Phantom 4 Pro 的机械快门和 1 英寸传感器明显是面向专业用户而非普通消费者的升级。这条"消费级产品搭载专业级硬件"的路线,后来在哪些品类里被复制了?

  3. 哈苏 HNCS 色彩科学在 Mavic 2 Pro 上首次落地。这种通过收购获得品牌背书和技术资产的做法,和 DJI 自研相机的工程能力之间是否存在协同效应,还是品牌溢价大于实际技术整合?

  4. 相机自研增加了 DJI 的研发成本和供应链复杂度,但它同时也消除了对第三方相机(GoPro)的依赖,并且把画质竞争的门槛抬高到对手无法追赶的程度。什么时候增加垂直整合的环节是有利的,什么时候它反而成为负累?