众所周知,目前除了适马使用的X3图像传感器是采用三层感光技术之外,其他所有数码相机的图像传感器,无论是CCD还是CMOS,都是采用的马赛克型滤色镜技术,富士的超级CCD和索尼的四色CCD,以及佳能曾经使用过的补色型CCD,也不过是改变了一下滤色片的排布而已,他们都有一个共
柯达发布新技术(1)
众所周知,目前除了适马使用的X3图像传感器是采用三层感光技术之外,其他所有数码相机的图像传感器,无论是CCD还是CMOS,都是采用的马赛克型滤色镜技术,富士的超级CCD和索尼的四色CCD,以及佳能曾经使用过的补色型CCD,也不过是改变了一下滤色片的排布而已,他们都有一个共同的特点,那就是——每个感光单元前面都有一个有色的滤色片!
Bayer 滤色片
这种马赛克型滤色技术都源于Bayer滤色片,这是由柯达公司的Bryce E. Bayer博士于1976年开发制定的,基于这种技术,人们利用红、绿、兰三色滤色片覆盖不同的感光单元,进而计算出千变万化的色彩。
很显然,光线到达感光单元之前都经过了滤色片的过滤,使光线的强度大大减弱,这导致目前的技术很难生产超高感光度的图像传感器,单纯通过提高感光单元的光电灵敏度来提高感光度的话,会导致噪点增加,信噪比和总体成像质量迅速下降。
有鉴于此,柯达开发一种新型的滤色镜技术,利用这种技术,可以使图像传感器的感光度大大提高:
两种技术的效果对比
柯达发布新技术(2)
这种新技术的原理其实并不难理解:在一组感光单元中,留出几个不覆盖任何颜色的单元,从而让他们接收所有颜色的光线(故称“全色滤色片技术”),由于到达图像传感器的光线增加,提高感光度也就顺利成章了。
新型“全色”滤色片
采用新型滤色片的图像传感器上,感光单元的排列可以有各种不同的形式:
第一种 第二种 第三种
但,无论那种形式,都有一半的感光单元呈“裸露”状态,可以更灵敏地感知光线的强弱。
当然,新技术并非简单地改变一下滤色镜那么简单,这是一整套的成像系统,图像传感器其他结构、数码相机的芯片等等,都要进行一系列重新设计。
柯达发布新技术(3)
采用新型滤色镜技术的图像传感器(CCD或CMOS)尤其适合生成JPEG图像,因为JPEG图像的压缩算法是“亮度优先”法,就是在进行成像计算时,对亮度信息特别敏感,而对色相信息予以压缩,这是因为人的眼睛对亮度的变化更为敏感,而对色相的变化相对迟钝。新型图像传感器的性能与之刚刚吻合——可以更灵敏的感知亮度信息。
传统CCD 1/60秒 ISO 100 新型CCD 1/180秒 ISO 300
效果对比
另外,也许很多数码相机用户,尤其是以前喜欢用黑白胶片的用户,对于数码相机的黑白成像效果相当不满意。
事实上目前数码相机的黑白效果是一种“伪”黑白,由于CCD或CMOS的每个感光单元都有一个不可拆除的滤色片,数码相机是无法感知真正的黑白信息的,所谓的黑白模式实际是从已经生成的彩色图像中去除色彩信息而得来的,经过“滤色——感光——生成彩色图像——转换成黑白图像”这样的迂回之后,效果自然大打折扣。
新型图像就避免了这种不足,由于有一半的感光单元是没有经过滤色的,所以,它们能记录全色的亮度信息,生成像传统全色胶卷一样的纯正黑白图像。
据柯达公司发布的消息,采用新型滤色片技术的图像传感器样品将于明年年初问世,实际应用于数码相机,还有许多技术及标准问题需要解决。
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