单反微单PK季 感光器与图像处理器的区别
夏昆冈 于 2012.03.03 14:14:46 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:09.57/134

单反与微单在感光器与图像处理器在功能上存在不同的需求,符合微单需求的感光器和图像处理器可以用于单反,而适合单反的则不一定适合于微单[相同画幅前提],这篇就来说说两者技术需求上的差异。

  • 制造商=PHASE;型号=P 45;焦距=0毫米;日期=2009.07.13 18:37:38;光圈=F;感光度=ISO50;曝光补偿=EV;曝光时间=秒;镜头=手动
  • 在数码单反发展之初,采用的感光器主要有CCD与CMOS两种。CCD全称Charge-coupled Device,中文为电荷耦合元件。而CMOS全称为Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,对应的中文意思为互补式金属氧化物半导体,它也可以用于描述用于制造金属氧化物半导体的工艺,而并不是感光器相关的专属名词,在电脑主板上的BIOS芯片,大部分也是CMOS[工艺]的。

    CCD具有优秀的光电转换效率,受到天文家的青睐。而在民用市场,CCD也被用于摄像头、消费类数码相机以及数码单反的应用当中,在数码单反发展初期,单反用CCD主要由柯达和索尼提供,在当时,除了佳能的数码单反,其他品牌单反均采用CCD。而佳能则采用的CMOS感光器。

    CCD与CMOS在技术上各具千秋,CCD具有良好的色彩感知能力,一个基本的共识是,CCD的色彩表现[层次、动态等指标]具有优势。但CCD也有弊端,它耗电量大发热量大,不适合长时间工作,用于天文观测以及高质量录像监控时,需要冷却装置。在优缺点上,柯达CCD则表现得比索尼CCD更为突出。而CMOS只有在晶体管需要切换开关时才会耗能,CMOS更为省电。CMOS感光器每一个感光单元都可以有放大装置,CMOS还具有更好的传输速率及带宽,另外,CMOS还更好的与模数转换器集成,实现了高感光度下的相对优秀表现。

    在这个时期,CCD、CMOS各占半壁江山,或者可以认为CCD机型的市场更大。因为这个时期的单反只能静态帧拍摄,即使CCD比较费电,那也只是在感光瞬间费电,它并不会构成致命的缺点,而CMOS在高感光度方面的优势也弥补了色彩方面的不足,两种技术可谓旗鼓相当。

  • 2006年,奥林巴斯发布了一款在今天看来很据风向标特征的单反——E-330。这款单反相机首次实现了单反中的电子实时取景功能,奥林巴斯称之为LiveView。这个机型有几个重要的转变,它放弃了之前机型采用柯达CCD,虽然柯达CCD在色彩方面的表现让人赞赏不已,但E-330毅然放弃,转而使用在色彩表现上明显落后的松下LiveMOS。另外一颗重要的变化就是,E-330采用了一颗专门用于实时取景的小型辅助感光器,取景分为A、B两个模式。使用专用的小像素全时取景专用CCD来取景,此时的光路和光学取景时相类似,通过一个分光装置,将部分光线输送到取景专用CCD上,部分传达到光学取景器上,此时液晶取景和光学取景器同时可用。B模式取景则通过主传感器完成,反光板抬起,原有光路被切断。随后奥林巴斯发布的单反[除了E-400之外],均支持实时电子取景,但去掉了A模式,而使用主感光器取景的B模式。正因为“实时电子取景”功能的加入,开始让CCD呈现技术上的不足,以CCD的功耗,它无法胜任长时间的工作。

  • 索尼在实时取景功能上迅速跟进,因为索尼当时感光器依然以CCD为主,因此索尼的实时取景功能实现方法与E-330的A模式相近,即使用采用了一颗专门用于实时取景的小型辅助感光器的方式。在此时期,索尼感光器的研发全面转向CMOS[注:2005,索尼R1相机采用的是APS-C规格的CMOS感光器,但CCD仍旧是索尼的感光器主力类型]。实时取景有其方便之处,逐渐成为了单反的标配功能。这个功能的普及过程,基本上也是CMOS感光器在技术上逐渐占据上风并在单反领域成为绝对主流的时期。此时期CCD也在发展,至今为止,高档卡片机依然采用CCD,同样也具有实时取景功能,但请考虑其画幅面积,面积到达4/3或者APS-C画幅甚至全幅时,其实时取景下的耗电量仍旧无法匹敌CMOS。

    随着索尼CMOS技术的发展,索尼对其单反也进行了一次大的改造,使之演进为单电系统[去掉反光板和五棱镜或五面镜,采用电子取景],实时取景不再依赖辅助感光器,而是使用主感光器CMOS取景。

    是不是具有实时取景功能的感光器就可以用于微单?也不尽然。

    在我们之前《单反微单PK季 相位差对焦与反差式对焦》[作者:夏昆冈 ] 、《单反微单PK季 聊聊单反与微单测光的不同》[作者:夏昆冈 ] 两篇文章提到过,微单的对焦过程、测光过程均是由感光器配合图像处理器完成。而测光、对焦、白平衡在单反中,是有专用的子系统来完成,并不需要感光器和图像处理器的实时处理。

    在松下的GX1微单宣传文案当中,宣称其感光器可以实现高达120FPS的输出。这个120FPS的意义是什么呢?并不是指的它可以完成每秒120帧静态图像的拍摄,也不是指的其可以实现120FPS的视频拍摄,而是可以对图像处理器实时输出120FPS速率的实时场景的影像采样,这个采样的像素规格肯定不是全尺寸的,而是有限像素的,大概多少呢,应该与其电子显示屏像素相当,以GX1为例,其电子显示分辨率约为46万像素。这个120FPS的性能参数可以理解为,感光器可以以120FPS的速率持续输出46万像素的影像采样,交由图像处理器处理。

    图像处理器每秒接受120帧图像,进行分析,得出白平衡、测光参数,以及驱动精度获得正确焦点。这些需求,在单反中并没有。感光器传输的帧率越高,可能实现的速度就更快,当然也需要图像处理器的配合。

    并不是所有支持实时取景的感光器都能以120FPS的速率输出,除了松下公开了这方面数据之外,索尼则语焉不详。但不可否认的是,这方面的性能需求是微单[包括单电]特别渴求的,而对于单反而言,并不那么迫切,从这里也可以看出,微单与单反的感光器设计上已经出现不一致的性能需求分歧,在去反光板的过程中,其背后的技术需求其实在翻天覆地的变化中。

    要实现与感光器输出数据同步处理的能力,还需强大的图像处理器对实时数据进行快速处理,因此微单对图像处理器的需求反而要大于单反系统。决定图像处理器效率的,除了硬件之外,还有算法,例如尼康J1测光严重延迟的问题,显然是低效算法导致的。在相机设计中,程序员的重要性史无前例的变得更高。说到这里,程序员该笑了。

    简而言之,微单与单反对感光器与图像处理器性能需求的主要不同在实时性能上。在成像效率与质量有关的参数上,微单与单反对感光器需求差不多,同样是希望色彩动态更大、宽容度更好、可用高感光度更高、连拍速度更快等等。

    普通消费者更乐意关心最终结果是什么样,在成像质量上,微单比起单反会如何呢?这个对比我们一定会做,请持续关注我们此系列文章。

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    125.033.***.***
    125.033.***.***
    发表于2012.03.31 11:33:14
    33
    180.118.251.***
    180.118.251.***
    发表于2012.03.13 20:20:54
    32
    发表于2012.03.09 11:47:23
    30
    一直是平的,于是和肉眼看到的视角始终不一样。把感光片设计成一个 内凹弧形的,镜头片比这个弧形的口径小,完全以眼睛的构造来设计,会不会把不上镜的人也变的和肉眼一样看着舒服。
    发表于2012.03.08 19:11:56
    29
    182.151.***.***
    182.151.***.***
    影像可研究的技术层面的东西多过音频了,数码多不会多年后变成影像类网站了吧。
    发表于2012.03.05 11:43:18
    28
    059.041.***.***
    059.041.***.***
    想问问作者,富士2002年推出的S3pro其实也带有一个实时取景的功能,如果说第一台支持该功能的单反产品,是不是应该算这台呢?
    发表于2012.03.05 10:02:18
    27
    发表于2012.03.04 16:06:17
    26
    03
    看来奥林和松下家的程序员牛b
    发表于2012.03.04 15:58:17
    25
    116.023.181.***
    116.023.181.***
    发表于2012.03.04 10:15:19
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    03
    发表于2012.03.04 04:45:11
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    03
    a77上的电子取景能更快速地感受到机身设置对画面的影响,比A700舒服
    发表于2012.03.04 01:44:25
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    10

    此帖使用Android提交
    发表于2012.03.03 23:38:20
    21
    218.107.***.***
    218.107.***.***
    那索尼低端的a290值得入否?!
    发表于2012.03.03 22:57:34
    20
    03
    很值得一读!
    发表于2012.03.03 22:23:06
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    03
    发表于2012.03.03 20:23:11
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    发表于2012.03.03 19:24:58
    17
    03
    btw gx1的评测啥时候发啊~~~
    发表于2012.03.03 19:02:23
    16
    119.147.009.***
    119.147.009.***
    发表于2012.03.03 18:31:07
    15
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