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出版日期:2003-02-24 总期号:506 本年期号:06

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富士第四代Super CCD崭露头角

《中国电脑教育报》FOX

  2003年1月22日,富士胶片株式会社正式对外发布第四代Super CCD,包括Super CCD HR和Super CCD SR。第四代Super CCD是富士公司的又一项专利技术,对提高数码相机的成像品质具有重大意义。


  Super CCD技术简述


  由于Super CCD比传统CCD像素单元少了控制信号路径(见图1),所以在每一个单位面积上它能够腾出更多的空间给光电二极管。再将光电二极管由原来长方形改为八角形并以蜂窝状形式排列,这样每个单元的Super CCD要比传统CCD受光面积增大、集光效率提高,因此Super CCD的感光度、动态范围、信噪比也就得到了提高。


  图1

  传统的CCD将二极管以90°排列,而Super CCD则是将二极管以45°排列。传统CCD像素之间的缝隙非常大,而Super CCD旋转了45°之后二极管排列更加密集,有效的利用了空间。


  图2

  在矩阵的排列上,Super CCD更是有过人之处。同样70多个像素的矩阵(见图2),传统CCD排列为8×9共72个像素,而Super CCD排列为6×13共78个像素,相同表层上Super CCD可以达到156个像素,也就是说同样都是240万像素的数码相机,Super CCD的图像分辨率能够达到2400×1800。

  通过上面的介绍,大家不难发现,Super CCD其实就是通过改变像素形状和排列结构来提高数码影像的分辨率。


  第四代Super CCD HR/SR


  近几年,数码相机CCD像素数的竞争越来越激烈。这期间,图像感应器芯片的尺寸并没有增加。这样每个像素的尺寸在不断减小。在最新的第四代Super CCD HR中,1/1.7英寸的芯片上总共集成663万像素,配备这种芯片的数码相机可以产生1230万的记录像素。除了大幅度提高分辨率,相比第三代Super CCD,第四代Super CCD的感光度也得到提升。

  传统的数码相机在拍摄高反差的照片时往往不尽如人意,比如高光部分和低调部分会损失很多关键细节。富士Super CCD的光电二极管被设计成更大的尺寸,所以提高了成像元器件的感光度和动态范围。富士第四代Super CCD SR动态范围是第三代Super CCD的四倍,所以高光部分和低调部分很少会损失细节,从而产生更宽阔的色调范围和更平滑的色彩过渡。


  图3

  Super CCD SR 整合了高感光度的S像素(大像素)和起到拓宽动态范围作用的R像素(小像素)。通过合成这两种像素,在各种场景中Super CCD SR 能够传递更高的感光度和更宽的动态范围(图3)。


  Super CCD发展回顾


  Super CCD: 发展于1999年。八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个像素单元中的光电二极管的空间有效性。

  2001年,Super CCD荣获了授予CCD的固体摄像元件优秀研究成果的“沃尔特·科索诺基奖”。

  第二代Super CCD,发展于2001年,像素数提高,噪音降低,拍出的图像锐度更高。这项技术获得到了很高的评价,在图像品质和细节方面做出了突破。

配备第四代超级ccd数码相机规格 (计划)

 

配备super ccd hr的相机

配备super ccd sr的相机

有效像素

635 万

620万(310万s像素和310万r像素)

图像感应器

1/1.7英寸 super ccd hr663万总像素

1/1.7英寸super ccd sr 670万 (335万s像素和335万 r像素) 总像素

记录像素

最大4048×3040 (1230万)

最大2832×2128 (603 万)

感光度

iso 200~ 1600 (iso 1600下, 只能使用1280×960 像素模式)

a/d 转换

12~ 14 bits

14 bits

动态范围

相当于目前的富士数码相机

相当于目前富士数码相机的4倍

电影

30幅每秒 vga 尺寸

30幅每秒 vga 尺寸


  第三代Super CCD,发展于2002年,以实现ISO1600和以30幅每秒的速率拍摄VGA电影为特征,它采用了新的图像处理算法和芯片技术。

  第四代Super CCD HR 飞跃性地提高了分辨率,同时,Super CCD SR大大拓宽了数码相机输出照片的动态范围。