| 出版日期：2002-05-13 总期号：1116 本年期号：33 |
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富士超级CCD数码的眼睛更明亮
使人人都能做到“想拍就拍”的数码摄影技术正在从抽象概念到具体生活。作为世界摄影器材和数码技术的巨头，富士胶片株式会社在上海正式成立了富士中国公司，宣告正式进入中国广阔的市场。富士胶片强大的研发能力和为数码影像事业发展不遗余力的作风将会把更多的新技术、新概念引入我国，为中国数码技术的提高和数码应用的推广起到积极的推动作用。 突破传统CCD的局限 人眼视网膜由1.26亿个左右的视觉细胞组成，其中1.2亿个左右细胞在黑暗时工作，而其它600万个细胞在明亮时工作，并能对颜色做出反应。尽管这些细胞以镶嵌的方式均匀分布在视网膜表面，但是在水平轴和垂直轴上的高频信息感光度要比在45度对角线上高得多。通过对数百个自然景色的平均空间频率特性进行分析后可知，这是因为地心引力把空间频率的功率都集中在水平和垂直的方向，而45度对角线上功率最低的缘故。相对而言，为了更有效地捕获视觉信息，我们的眼睛在水平和垂直方向上就较为灵敏。掌握了这一点，就掌握了“医治”沿用至今的CCD“近视”、“弱视”等诸多缺憾，设计具有开创性的超级CCD，给每位用户一双更明亮的“眼睛”的关键。 CCD与超级CCD的决定性差异 普通CCD里使用的的光电二极管都是矩形的，而其上面的微透镜则是圆形。二者不同的形状必然会限制CCD芯片的尺寸，进而影响到光吸收效率，而光吸收的低效率正是提高感光度、信噪比和动态范围的极大障碍。并且在普通CCD中，因为像素是垂直排列，所以45°对角线上的分辨率要比水平轴和垂直轴上的高，但如上所述，这一点恰恰违背了自然规律。这些因素综合起来，使得普通CCD如果要进一步提高分辨率而不加大数码相机的CCD芯片，就只能采取减小像素中光电二极管尺寸的下策，这一做法又进一步导致了感光度的降低、信噪比下降、动态范围缩小。这种情况延续到现在，已经进入了如果进一步提高分辨率就不可避免地要削弱性能的死胡同。 富士胶片的研发人员根据对人类视觉的全面研究，在综合考虑各方面因素的基础上开发出了采用超级CCD技术的数码相机产品，获得了高质量的影像效果。由于水平轴和垂直轴上的高分辨率是提高分辨率的关键，而对角线上高频特性的损失对影像质量几乎没有影响，所以在解决分辨率和CCD芯片尺寸的矛盾时，超级CCD采用了一个较好的解决办法：它的像素都按45°角排列，形成一个蜂窝状的图形（如图1）。 这种前所未有的排列结构通过最初的信号处理及像素45度旋转，使水平和垂直分辨率大大提高，比普通CCD高了百分之六十。同时由于这一改变，控制信号通路被取消了，专为蜂窝形结构开发的和超级CCD 配套的新型LSI信号处理器只由光电二极管和命令传输路径组成，从而为光电二极管留出了更多的空间。这就使得超级CCD可以使用形状非常接近圆形微透镜的大八角形光电二极管。把无助于影像记录的未利用空间减少到最低限度，使每个像素上光电二极管的的密度达到最大，空间效率显著提高，从而更为有效地吸收光线。这样一来，每个单元的超级 CCD与普通CCD相比，其吸收光线的能力增强，集光效率提高。随着集光效率的提高，感光度、信噪比、色彩的再现性都得到改善，动态范围也得到扩大，影像质量达到了新的水平。 CCD与超级CCD的其他方面差异 普通CCD只能使用固定速率跳跃读出垂直轴，因为读出所有垂直行要花太长的时间并减慢视频率，但这就造成了影像质量的不可避免的降低。 
图1 而超级CCD进行视频输出时，其跳跃读出不再局限于垂直轴，在两个方向上都可以，这是获得高质量视频输出的关键。另外超级CCD在每一水平行上都有RGB信号，从而解决了普通CCD所无法解决的难题。根据像素总数的不同，超级CCD的垂直跳跃读出可以按1/2，1/3或者任何其它比率进行，也可以进行水平1/3跳跃读出，使获得高质量的、每秒30帧全动视图像成为可能。 超级CCD构造相对简单，电荷传输通路宽，每个像素都可以一步读出，因此有一个电子快门就足够了。这一方法不仅提高了速度和精度，同时因为一个电子快门便于高速传输光电二极管形成的电荷，它还具有进行极其快速而精确的连续拍摄的潜在能力。 其它方面，超级CCD通过像素加算信号处理技术，可以在CCD处理信号得到像素数的基础上加算4像素，实现高感度摄影。以前在光亮不足的环境下数码相机拍摄困难，现在采用这种技术就可以获得更为优秀的照片；超级CCD可以将颜色和光亮度的干扰最小化，同时实现高感度和高S/N（信号干扰比）两个方面，可以使对作品的干扰降低到不易被发现的程度，使作品更加清晰；同时，在采用超级CCD的产品中，富士胶片对一直受到好评的AWB技术（自动白色平衡技术）和AE技术（自动曝光）进行了升级，可以自动判断更广泛的场景，使对色彩的再现和明亮度达到最佳控制状态。由此，进一步扩大拍摄领域，同时对被拍摄物进行平衡地、美丽地再现，综合画质得到大幅提高。 超级CCD的美好前景 时代永远不会停下它前进的脚步。当超级CCD技术已经步入成熟的时候，2002年初富士推出了采用第3代超级CCD技术的最新型产品。第3代超级CCD组件是CCD组件发展史上的又一大飞越，作为数码相机的核心部件，它将开拓数码相机高品质图像新时代。我们完全可以相信，在DC领域领先全球的富士胶片，将通过对新技术的不断开发，进一步拓展新的数码市场，继续为广大数码摄影爱好者营造更自由更完美的数码空间。超级CCD以及它的后续技术已经展现给我们一个真实的奇迹，我们有理由期待，数码影像将给我们带来一个又一个惊喜！ |
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