好，现在让我们来看看最重要的第2点：相机光电转换模块的精度数字相机最关键的就是一个所谓“光电转换模块”，它负责把自然界的光讯号转换为电讯号从而实现对场景的记录。一般数字相机采用CCD来转换光讯号，现在市场上也出现了采用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)来转换光讯号的相机，这种CMOS所产生的图形质量噪音指标等比CCD来得差，但随着技术的发展，CMOS的精度也越来越高了。
CCD，全名Charge Coupled Device，是市场上几乎所有的DC所采用的光电转换模块，这些DC中，都有一块长宽比约为4:3(和PC屏幕一样)的sensor，在这块sensor上，部列着无数细小的CCD，因此，这个sensor也被称为CCD array。在sensor上，CCD是以格子状排列的，Fuji新推出一种Super CCD，以蜂窝状排列，据称效果比传统格子状要好得多。排列在sensor上的每一个CCD，就代表了我们最后在PC上能显示出来的一个点。如果我们要得到一幅640x480个点的图形，我们就需要在sensor上排列同样数目的CCD(640x480=307k)。假设我们要拍一幅长宽为10x10的油画，如果我们在sensor上排列640x480个CCD，那么拍出的图形正好能满幅显示在显示器上(假设显示器设置为640x480),同样是这幅油画，如果我们在sensor上排列1024x768个CCD，那么拍出的照片将大过我们的PC屏幕，我们要上下左右滚动才能看全整个画面。在sensor上排列的CCD越多，所得到的图形就越大，一般来讲记录图形的细节也就越多。另外如果我们把第二幅(1024x768)的图缩小为640x480，它也会比第一幅图来的清晰。当前超级尖端的数字相机，比如那架有点象机背取景相机的MegaVision T32(US$29000)已经能够在36x24mm大小的sensor上排列3072x2048约六百万个CCD，可能是目前DC的极限数字。我们平时用的消费级DC，其CCD数目则通常为：VGA(640x480)、SVGA(800x600)、XGA(1024x768=1Million)、UXGA(1280x1024, 1600x1200=2Million)不等，最新的Nikon Coolpix990等更是达到了2048x1536=3Million之多。我们平时说的2Mega DC、3megaDC指的就是在sensor上排列CCD的数目。从上面的数据也可以看出，当CCD数目越来越多的时候，为了在水平和垂直线上增加几个Pixels，就必须在CCD总数目上有很大的增长，1Mega的XGA到2Mega的UXGA，水平解析度增加了576个点，但从2Mega到3Mega，水平解析度只增加了约400多个点，这就好象花无缺砍青玉石的椅子那样，越到后面越难。
除了数目外，sensor的大小也很有讲究，一般DC的sensor大小约为1/2英寸，这是指对角线长度，专业的象Nikon D1、Fuji S1等则采用大约1英寸的sensor，效果当然也要好得多。我们在购买DC的时候，要特别注意这个CCD的数目，有时候商家会给你所谓interpolated resolution，那是用软件计算插值的方法得到的，比较有效的应该是optical resolution，另外，虽然一架DC的总CCD数目可能为2Mega或者3Mega，但那并不是最终有效的数目，举例来讲，Nikon Coolpix 950总共有约2.11Mega的CCD，但为了维持4:3的电脑屏幕比例再加上有些特定行和列的CCD必须保留为"black level"，因此最终有效的CCD数目只有约1.92Mega，所以我们在看数字相机时最好看所谓effective resolution。
此外，还有一个虽然小却很重要的知识就是：其实CCD是色盲，它不能区别同样光强的绿色光和蓝色光，如果直接用CCD拍照，你得到的将是黑白照片。那么怎样让CCD记录下不同的颜色呢？这有很多方法，玩过Digital Video Camera的朋友都知道，DVC可分为两个catelogue，消费级的1CCD DVC和专业级的3CCD DVC，它们正是采用了两种不同的方法来记录颜色：对于1CCD的DVC，它采用的方法是在同一个点排列三种CCD，每片CCD上分别覆盖一层绿色、蓝色或者红色的滤色片，这样，在这一个点上，每片CCD就分别只负责记录绿色、蓝色和红色光的光强，再把这三种光强合在一起，就得到了在这一点上真实的颜色。3CCD则采用另一种方法，它用一片棱镜把入射光分别偏转为三种颜色(也是红绿蓝)的光，然后分别用三片CCD去记录各种颜色的光强，这样子也能最终得到真实的色彩。
数字相机除了以上两种方法外还可以有其它的办法捕获颜色：
- 采用三次曝光，每次曝光用不同颜色的滤色镜覆盖整个CCD，以此来记录三个颜色分量的值。
- 采用两片CCD，一片CCD用于捕获色彩(红和蓝)，另一片CCD用于捕获亮度(绿色)。
大多数DC都采用第一种作法，即使用三种不同颜色的滤色片覆盖单个CCD来让它们能“看见”颜色。采用三次曝光和两片CCD的很少见。用棱镜和三片CCD的方法虽然效果最好但价格昂贵(要三片CCD嘛！)，只有大型的studio camera(象MegaVision T32)才采用这个方法。(还有一些Stuido DC采用类似扫描仪的Linear Sensors/Tri-linear sensors方法，象BetterLight Super 8K以及Leica S1($19,900)等，那只能用在摄影棚拍静物，不属于常用范畴)
常见的DC，假设它有1800x1200大的CCD，其真正的pixel数目约为：
- 红色：900 x 600 pixels
- 蓝色：900 x 600 pixels
- 绿色：900 x 1200 pixels
其中绿色比另两种颜色多一倍，原因是人眼对绿色比较不敏感。(呵呵，肯定是指女人，男人对绿色的帽子特敏感^_^)
有一些相机采用其它的颜色组合来表示光谱，比如Canon PowerShot Pro 70用的是天蓝、绿色、黄色和紫红四种颜色，但不管用什么颜色组合，它们的原理是一样的。我们在购买DC的时候。不必在乎究竟多少黄色CCD多少绿色CCD多少，只要看总有效数就可以了。不过有一个小点要注意，理想状况下，我们应该在每个pixel上布置三种颜色的CCD，也即CCD的布列应该是交错的。然而那样太昂贵了，因此DC一般采用“条状布列法”，即CCD是一整条红夹着一整条绿这样来排列的，这种布列法虽然便宜许多，但也造成一些问题：假使空气中有一粒小的灰尘正好挡住其中的一列或两列CCD时，就会造成采样出来的颜色产生偏差，或者，当你拍两根靠得很近的线或者高对比度物体的边缘时也会产生偏差，这种偏差不是由镜头解析度造成的，而是由“条状布列法”引起的，因此被称为Array striping artifacts。这是film camera所没有的现象，无法避免，除非你能把不同颜色的CCD象传统底片那样分层上下排列而不是条状排列。
前几天有朋友问到35mm底片的pixel究竟能达到多少，俺特地去网上找了找，答案似乎差异比较大，可能采用的镜头和底片的速度不一样，测试结果也不太一样吧：
>20 Mega(《Economist》的说法)
5 ~ 10 Mega(《CMOS Imaging News》)
80 Mega (Anonymous)
2000 x 3000(Anonymous)
负片：1000 pixels per inch
正片：2000 pixels per inch(Robert Caspe，别问俺这个鬼是谁 ^_^)
20Mega (SINA)
4000 ~ 7000 dpi(SINA)
去掉一个最高分，去掉一个最低分，平均来说大概总在5Mega ~ 70Mega之间吧(跟没说一样！^_^)？
另外，人眼的分辨率(average)大约为：11000x11000 = 120Mega左右。
网友评论