單眼微單PK季 感光器與圖像處理器的區別
夏昆岡 于 2012.03.03 14:14:46 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創
平均/總評分:09.57/134

單眼與微單在感光器與圖像處理器在功能上存在不同的需求,符合微單需求的感光器和圖像處理器可以用于單眼,而適合單眼的則不一定適合于微單[相同畫幅前提],這篇就來說說兩者技術需求上的差異。

制造商=PHASE;型號=P 45;焦距=0毫米;日期=2009.07.13 18:37:38;光圈=F;感光度=ISO50;曝光補償=EV;曝光時間=秒;鏡頭=手動

在數位單眼發展之初,采用的感光器主要有CCD與CMOS兩種。CCD全稱Charge-coupled Device,中文為電荷耦合元件。而CMOS全稱為Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,對應的中文意思為互補式金屬氧化物半導體,它也可以用于描述用于制造金屬氧化物半導體的工藝,而并不是感光器相關的專屬名詞,在電腦主機板上的BIOS晶片,大部分也是CMOS[工藝]的。

CCD具有優秀的光電轉換效率,受到天文家的青睞。而在民用市場,CCD也被用于攝像頭、消費類數位相機以及數位單眼的應用當中,在數位單眼發展初期,單眼用CCD主要由柯達和索尼提供,在當時,除了佳能的數位單眼,其他品牌單眼均采用CCD。而佳能則采用的CMOS感光器。

CCD與CMOS在技術上各具千秋,CCD具有良好的色彩感知能力,一個基本的共識是,CCD的色彩表現[層次、動態等指標]具有優勢。但CCD也有弊端,它耗電量大發熱量大,不適合長時間工作,用于天文觀測以及高質量錄像監控時,需要冷卻裝置。在優缺點上,柯達CCD則表現得比索尼CCD更為突出。而CMOS只有在晶體管需要切換開關時才會耗能,CMOS更為省電。CMOS感光器每一個感光單元都可以有放大裝置,CMOS還具有更好的傳輸速率及頻寬,另外,CMOS還更好的與模數轉換器集成,實現了高感光度下的相對優秀表現。

在這個時期,CCD、CMOS各占半壁江山,或者可以認為CCD機型的市場更大。因為這個時期的單眼只能靜態幀拍攝,即使CCD比較費電,那也只是在感光瞬間費電,它并不會構成致命的缺點,而CMOS在高感光度方面的優勢也彌補了色彩方面的不足,兩種技術可謂旗鼓相當。

2006年,奧林巴斯發布了一款在今天看來很據風向標特征的單眼——E-330。這款單眼相機首次實現了單眼中的電子實時取景功能,奧林巴斯稱之為LiveView。這個機型有幾個重要的轉變,它放棄了之前機型采用柯達CCD,雖然柯達CCD在色彩方面的表現讓人贊賞不已,但E-330毅然放棄,轉而使用在色彩表現上明顯落后的松下LiveMOS。另外一顆重要的變化就是,E-330采用了一顆專門用于實時取景的小型輔助感光器,取景分為A、B兩個模式。使用專用的小畫素全時取景專用CCD來取景,此時的光路和光學取景時相類似,通過一個分光裝置,將部分光線輸送到取景專用CCD上,部分傳達到光學取景器上,此時液晶取景和光學取景器同時可用。B模式取景則通過主傳感器完成,反光板抬起,原有光路被切斷。隨后奧林巴斯發布的單眼[除了E-400之外],均支援實時電子取景,但去掉了A模式,而使用主感光器取景的B模式。正因為“實時電子取景”功能的加入,開始讓CCD呈現技術上的不足,以CCD的功耗,它無法勝任長時間的工作。

索尼在實時取景功能上迅速跟進,因為索尼當時感光器依然以CCD為主,因此索尼的實時取景功能實現方法與E-330的A模式相近,即使用采用了一顆專門用于實時取景的小型輔助感光器的方式。在此時期,索尼感光器的研發全面轉向CMOS[注:2005,索尼R1相機采用的是APS-C規格的CMOS感光器,但CCD仍舊是索尼的感光器主力類型]。實時取景有其方便之處,逐漸成為了單眼的標配功能。這個功能的普及過程,基本上也是CMOS感光器在技術上逐漸占據上風并在單眼領域成為絕對主流的時期。此時期CCD也在發展,至今為止,高檔卡片機依然采用CCD,同樣也具有實時取景功能,但請考慮其畫幅面積,面積到達4/3或者APS-C畫幅甚至全幅時,其實時取景下的耗電量仍舊無法匹敵CMOS。

隨著索尼CMOS技術的發展,索尼對其單眼也進行了一次大的改造,使之演進為單電系統[去掉反光板和五棱鏡或五面鏡,采用電子取景],實時取景不再依賴輔助感光器,而是使用主感光器CMOS取景。

是不是具有實時取景功能的感光器就可以用于微單?也不盡然。

在我們之前《單眼微單PK季 相位差對焦與反差式對焦》[作者:夏昆岡 ] 、《單眼微單PK季 聊聊單眼與微單測光的不同》[作者:夏昆岡 ] 兩篇文章提到過,微單的對焦過程、測光過程均是由感光器配合圖像處理器完成。而測光、對焦、白平衡在單眼中,是有專用的子系統來完成,并不需要感光器和圖像處理器的實時處理。

在松下的GX1微單宣傳文案當中,宣稱其感光器可以實現高達120FPS的輸出。這個120FPS的意義是什么呢?并不是指的它可以完成每秒120幀靜態圖像的拍攝,也不是指的其可以實現120FPS的視訊拍攝,而是可以對圖像處理器實時輸出120FPS速率的實時場景的影像采樣,這個采樣的畫素規格肯定不是全尺寸的,而是有限畫素的,大概多少呢,應該與其電子顯示屏畫素相當,以GX1為例,其電子顯示解析度約為46萬畫素。這個120FPS的性能參數可以理解為,感光器可以以120FPS的速率持續輸出46萬畫素的影像采樣,交由圖像處理器處理。

圖像處理器每秒接受120幀圖像,進行分析,得出白平衡、測光參數,以及驅動精度獲得正確焦點。這些需求,在單眼中并沒有。感光器傳輸的幀率越高,可能實現的速度就更快,當然也需要圖像處理器的配合。

并不是所有支援實時取景的感光器都能以120FPS的速率輸出,除了松下公開了這方面數據之外,索尼則語焉不詳。但不可否認的是,這方面的性能需求是微單[包括單電]特別渴求的,而對于單眼而言,并不那么迫切,從這里也可以看出,微單與單眼的感光器設計上已經出現不一致的性能需求分歧,在去反光板的過程中,其背后的技術需求其實在翻天覆地的變化中。

要實現與感光器輸出數據同步處理的能力,還需強大的圖像處理器對實時數據進行快速處理,因此微單對圖像處理器的需求反而要大于單眼系統。決定圖像處理器效率的,除了硬體之外,還有算法,例如尼康J1測光嚴重延遲的問題,顯然是低效算法導致的。在相機設計中,程式員的重要性史無前例的變得更高。說到這里,程式員該笑了。

簡而言之,微單與單眼對感光器與圖像處理器性能需求的主要不同在實時性能上。在成像效率與質量有關的參數上,微單與單眼對感光器需求差不多,同樣是希望色彩動態更大、寬容度更好、可用高感光度更高、連拍速度更快等等。

普通消費者更樂意關心最終結果是什么樣,在成像質量上,微單比起單眼會如何呢?這個對比我們一定會做,請持續關注我們此系列文章。

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發表于2012.03.31 11:33:14
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發表于2012.03.13 20:20:54
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發表于2012.03.09 11:47:23
30
一直是平的,于是和肉眼看到的視角始終不一樣。把感光片設計成一個 內凹弧形的,鏡頭片比這個弧形的口徑小,完全以眼睛的構造來設計,會不會把不上鏡的人也變的和肉眼一樣看著舒服。
發表于2012.03.08 19:11:56
29
182.151.***.***
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影像可研究的技術層面的東西多過音頻了,數碼多不會多年后變成影像類網站了吧。
發表于2012.03.05 11:43:18
28
059.041.***.***
059.041.***.***
想問問作者,富士2002年推出的S3pro其實也帶有一個實時取景的功能,如果說第一臺支援該功能的單眼產品,是不是應該算這臺呢?
發表于2012.03.05 10:02:18
27
發表于2012.03.04 16:06:17
26
看來奧林和松下家的程式員牛b
發表于2012.03.04 15:58:17
25
116.023.181.***
116.023.181.***
發表于2012.03.04 10:15:19
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發表于2012.03.04 04:45:11
23
a77上的電子取景能更快速地感受到機身設定對畫面的影響,比A700舒服
發表于2012.03.04 01:44:25
22

此帖使用Android提交
發表于2012.03.03 23:38:20
21
218.107.***.***
218.107.***.***
那索尼低階的a290值得入否?!
發表于2012.03.03 22:57:34
20
很值得一讀!
發表于2012.03.03 22:23:06
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發表于2012.03.03 20:23:11
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發表于2012.03.03 19:24:58
17
btw gx1的評測啥時候發啊~~~
發表于2012.03.03 19:02:23
16
119.147.009.***
119.147.009.***
發表于2012.03.03 18:31:07
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