尼康数字图像处理技术和D200...
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尼康数字图像处理技术和D200
在科技日新月异的今天，数码相机正在以空前的速度不断发展。其中，数字图像处理技术的进步起着至关重要的促进作用。尼康D1数码单反的诞生，标志着“数字图像时代”的来临。在下面的采访中，我们将从一个技术开发者的角度，回顾数字图像处理技术的发展历程。
人物资料：
Shibazaki先生拥有23年从事电子图像技术开发工作的经验，从上世纪80年代开始，他先后参与开发了首款民用摄像机和高精度步进器。随着数码相机的飞速发展，Shibazaki先生运用其专业知识，把研究方向转向了数码相机图像处理技术和民用数字传感器。
*尼康D1数码单反改变了人们对数字图像的观念，然而，精益求精地追求优秀图像质量之路困难重重。
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Shibazaki先生，很高兴您能接受我们的采访。据我们了解，你从数码相机诞生之日开始，便孜孜不倦地研究开发各种传感器和数字图像技术。在这里，我们首先想请教一下Shibazaki先生，尼康D1这款革命性产品的开发过程是怎样的呢？
尼康D1的开发工作始于1996年，产品开发宗旨非常明确：我们要做一款拥有最高性能、画质表现的数码相机，改写“优秀照相机”的标准。当时，只有昂贵的军用和航空工业用图像传感器才能满足我们的严格要求。可是，公司要求这款新型相机的售价在数千美元左右……可想而知，产品开发的难度有多大。
依您的意思，开发工作的难点在于成本控制吗？
不对。关键在于我们找不到合适的生产商。当时，没有一个生产商相信，一款数码相机如果使用了这种性能超强的传感器，能获得每月数千件的销售量。即使后来找到了愿意为我们生产这种传感器的生产商，在试验品生产阶段，我们就遇到了不少意想不到的麻烦。
那你们遇到了什么麻烦呢？
举个例子，作为试验品的传感器必须依赖电力驱动。在初始设计阶段，我们肯定地认为，以电池驱动传感器是不可能的。然而，为了实现照相机高速连拍的优秀性能表现，我们不得不这么做。首先，我们尝试在传感器上安装一套微型电路。试验并不顺利，开始时我们根本无法驱动传感器。后来，我们把传输线和分布式恒定通路（distributed constant approaches）技术应用到驱动电路上，并为其精心设计了配线样式，最终取得了成功。这项技术是我从90年代初期，类似的非民用专业照相机开发技术中学习并模仿运用所获得的。
非民用专业照相机的技术应该不适用于民用的一般数码照相机吧？
当然。其实D1只是与非民用专业照相机共用了相同的电路设计。要不是借助这些现成的技术，我们不可能开发出第一款真正的“专业”数码单反，而且比我们的竞争对手快了整整一年半。
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哦，原来是这样的。
其实这只是我们遇到的许许多多的麻烦之一。你可以想象，当我看到由这块图像传感器生成的第一张美丽的照片时，我有多么的兴奋！我也为我们成功制造出这样一块创新的图像传感器而感到非常自豪。
从开始试验到最后成功驱动了图像传感器，用了很长时间吗？
是的。我们大概用了两年时间。在那以后，我的职责主要是确保大规模生产的产品质量和技术稳定性。其实，我们主要关心的问题是传感器的大小。这块“庞大”的传感器让我们不断怀疑自己：“我们从未制造过这么大的传感器……”，“我们能驱动这块传感器吗？”，和“我不认为尼康有这种驱动技术”……这些疑惑一直困扰着我们。直到我们经过不断研究开发，终于看到了由这块传感器生成的照片。所有人的疑惑终于一扫而空。
这样说来，D1在推出之前，就已经让人心驰神往了！
呵呵……我的确如此认为。在D1发布以后，事情变得更加顺利了。市场上的商家对尼康充满信心，期望这款新型图像传感器能带来巨大商机。供应商更乐意主动满足我们的特定需要，让我们开发下一款大型图像传感器的工作变得更加轻松。这是尼康发展史上的一次巨大进步，因为当时数码单反相机遇到的最大难题，就是难以找到满足其要求的图像传感器。当年开发道路上遇到的重重困难，现在成为了我们最宝贵的经验。
我可以向你透露一个当年的秘密，虽然D1的图像传感器规格为270万象素，但其实它的总象素为1080万。可达到的象素量比规格上的象素量多4倍，这是有一定技术上的原因的——因为我们要满足传感器高灵敏度和良好信躁比的特性。现在的照相机可没有那么厚道了，可达到的总象素和有效象素量相等。D1的传感器实际上把4个象素应用在1个规格上的有效象素上。简而言之，尼康在数码相机发展的早期阶段，就使用了一块如此高象素的图像传感器，可见其对数码单反照相机的重视。本着尼康的宗旨，我们开发出拥有高速驱动技术的图像传感器，其连拍速度达到5张/秒，每张照片的象素达到1080万！这是我最感到自豪的地方。
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*数字图像在最近的6年里面发展飞快，随年月积累的科学技术无可置疑地促进着其进步。
随着D1的诞生，您辛勤的工作也得到了大家的认同和敬佩。然而，在D1推出以后，您支持公司的决定，迅速扩展产品线。当时一定忙得透不过气来吧？
说得没错。在D1推出市场以后，我遇到的第一个重大挑战，是如何把原本为摄像机开发的图像处理技术，更好地运用到静止的图像上。刚开始的时候，我们把整套技术不加调整地生搬硬套，结果图像传感器生成的“照片”，就像电影中的某个定格，根本谈不上是一张照片。后来才发现，我们必须开发一些与电影处理技术不同的参数和运算法则，运用在静止的图像处理中。事实上，尼康D1的传感器是由用在摄像机上的传感器改进而成的，我们收到了许多关于D1成像质量的评价和建议，让我们不断地改善。打个比方，有些评价认为，D1的色彩还原能力不佳，正是由于D1的图像传感器使用了NTSC制式的色彩范围，而NTSC制式本来就是运用在视频上的。
但我觉得，尼康D1在市场上赢得了良好的口碑，不得不归因与其宽阔的色彩范围。
没错。专业摄影师尤其欣赏D1的这一方面。但我不能说D1有多体贴用户，因为毕竟没有多少数字图像设备和软件支持NTSC视频制式。然而，使用NTSC制式的色彩范围还是有价值的——这让更多的人开始留意色彩范围的问题（笑）。在D1推出之前，很少人会明白，通过RGB数据还原真实色彩有多么困难。直到D1的出现，人们才开始注意特定的RGB类型对色彩还原的重大影响。D1引起了人们关于色彩范围的激烈争论，直到D1H和D1X的推出，这些争论才稍稍平息。
看来，你们在处理色彩还原的技术问题上，经历过许许多多的尝试和失败吧？
那是当然的。开发新技术并不简单。尝试和失败的结果，是让世界万物越来越容易被静止的数码照片所描述。举个例子，文学作品中，我们常常可以看到“蓝色的高山”。其实这是一种自然现象，大气的分光特性使远处的高山看上去特别的篮。现在，精确的图像处理参数使数码相机也能“描述”这种现象。每当我想到，我们的努力让世界变得更加精彩，我的心中便会泛起一种很大的成就感。
数字“描述”世界，听起来让人兴奋！
数码相机正在源源不断地提供各种可能性，不仅仅局限在色彩还原方面。例如，一位著名的摄影师正在用尼康D2X拍摄一座被白雪覆盖的高山。照片的看点是白雪和山峰的对比——胶卷相机往往是难以表现这种对比的，尤其是被日光照射的积雪和树木阴影的对比。然而，D2X的表现绝不会教人失望，它甚至能够真实表现每一颗雪花的反光！这张照片是我最喜欢的照片之一，而摄影师对这幅照片的评价更让我——作为一个尼康数码单反开发者，感到非常自豪！
如今各款数码单反的画质，是在尼康D1的出现后，才开始让越来越多人注目的吗？
我想是这样的。尼康D2X拍摄人像时，画面十分锐利。你甚至可以从模特眼睛的反光中，看到D2X上的尼康标志！D1推出至今，已经有6年时间了。通过实拍对比，我们可以看到D1跟D2X之间的成像质量差别非常明显。我想这已经清楚的表明一点：6年的技术积累，让我们在数字图像领域上取得了飞跃式的进步。
*摄影者对照相机色彩还原能力和色彩风格的看法，体现着其独有的偏好。我们的工作，就是不断改良数字图像技术，满足各类型用户的需要。
在过去的几年里，数字图像处理技术的发展一日千里。请问Shibazaki先生，在尼康旗舰级的D2系列数码单反中，运用了哪些最新的技术？
一般来说，数字图像的处理，是由数码相机里面的信号处理集成电路（signal-processing LSI）和图像处理引擎负责的。但数码相机本身一般只带有图像处理功能，而不具备一些软件，如Nikon Capture的图像编辑功能。这种软件可以支持更高级的图像处理，因为它可以利用电脑储存容量大的特点，为图像处理添加更多可能性。因此，我们在开发D2H和D2X的时候，充分考虑了上述的问题，并成功地把原先只有软件能做到的高级图像处理功能，集成到照相机内部的硬件功能上。换句话说，D2H和D2X的用户无需把照相机连接到电脑，也能进行图像编辑和高级图像处理。
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这的确是尼康数码单反的一大进步！
这种技术创新更有利于实现精确的色彩还原。以D2X为例，照相机内部的图像处理器，已能运用复杂的色彩插值算法，使照片的色彩真实再现。除此以外，新技术还有很多优点，比如它可以在保持图像锐利度的情况下，最大程度减少摩尔纹的出现。因此，这项新技术在市场上获得了很高的评价。
我对尼康D2系列数码单反的色彩处理能力也感到很满意。这也是与图象处理技术的革新有关吗？
是的。我之前已经谈到，在D1推出以后，许许多多来自世界各地的用户对我们的提出了评价和建议。其实，绝大部分的评价和建议都与照相机的色彩还原有关。在那个时候，我们已经意识到，照片的最终用途不同，用户对其色彩的需要也不同。
此外，不同国家、不同文化背景的用户，对色彩的偏好也不尽相同。这种差异最容易从人物照片中反映出来。比如，日本的用户喜欢人物的肤色看上去更白一点；而美国的用户却喜欢人物的肤色稍稍偏黄橙色。拍摄风景照片的时候，情况又有所不同。试想一下，东京、拉斯维加斯和阿姆斯特丹的天空颜色会是一样的吗？不可能吧。因此，用户对“蓝蓝的天空”所期望的真实色彩还原也不会相同。除了个人的色彩偏好，照片的最终用途和摄影者的技术也会影响人们对色彩还原的判断。为了满足种种不同的需要，我们唯一能做的，就是开发一套色彩模式系统。模式I专门针对人像摄影；模式II为自然色彩还原；模式III主要为风景摄影而设，在真实还原色彩的基础上，稍稍增加图像的饱和度。
此外，用户还可以根据自身需要，自行调整图像色调，以获得最佳的色彩还原效果。在一些新推出的数码相机中，我们还为用户提供了Ia和IIIa等色彩模式，让用户可以作出更仔细、准确的选择。虽然色彩模式的选择不断丰富，但有一点我们是坚定不移的：我们一定会在全线数码相机的设计中，保留色彩模式II，并不会改变其设定。其实，色彩模式II一直从D1X和D1H沿用至今，已经成为标准化的颜色处理模式，这也是“尼康的色彩”。
从前我并没有想到，不同国家的用户对色彩的偏好会有如此大的差别。看来色彩还原比我想象中复杂多了！
在D2X发布之前，我们专门成立了一个调研小组，对各个国家和地区的照相机用户进行调查，通过问卷调查和实拍测试，研究他们不同的色彩偏好。调研小组为我们带回了一个重要结论：人们的色彩偏好与光源有着重要联系。我们可以联想到，不同地方天空的颜色会有所不同。其实不仅如此，不同地区的室内光源也不尽相同。打个比方，荧光灯在日本十分普遍，但西方国家却喜欢使用白炽灯。因此，尼康改进了数字图像处理算法，提供更精细的色彩分级，平滑流畅的色彩转换，以满足使用不同光源的各地摄影者的需要。
这种技术改进应该不简单吧？
的确如此。但是我们相信，如果只待在研究室里，没有跨越疆界的视野，我们不可能为全球的摄影者提供拥有最真实自然的色彩还原功能的照相机。大家都知道，手提电话在开发的过程中，会进行各种各样的测试。其实数码相机也一样，而且测试更加严格。我们会到全世界不同地方进行严苛的测试，检验照相机的成像色彩是否能达到被摄物体色彩的真实再现，即使是光源微妙的差别，我们也会考虑在内。
我现在明白这种测试的重要性了。以前根本没想到，在数字图像技术领域的精力、时间、金钱投入会有这么大！
不去亲眼看看色彩的“模样”，你根本无法设计出准确的色彩还原。因此，作为一个技术设计者，我必须到不同地方，亲身去“感受”那里的色彩。
就是这种不断追求完美的精神，让技术不断进步。
我一直相信，在开发图像处理技术的时候，有四点是至关重要的：观看图像、捕捉图像、分析图像和真正了解用户对图像的各种偏好。
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*数字图像技术仍在不断发展，作为技术开发者，我们的任务从让用户拍摄“漂亮”的照片，转变为让用户拍出“令人难以忘怀”的照片。
尼康公司最近成功推出了D100的继承者D200。我想问问Shibazaki先生，D200在图像处理技术方面，有什么新的突破？
我认为D200不应该称为“D100的继承者”，因为D200内含的全新图像处理技术继承自D2X，例如4通道高速独立输出和象素更高的图像传感器。另外，D200还装配着一块全新的光学低通滤光镜，防止图像出现色散和偏色等现象，使色彩真实再现。
那么D200应该算是一台专业级的数码单反吧？
可以这么说。D200与D2X使用了相同的图像处理技术，并且改进了部分硬件规格。D200不仅比D100为用户提供了更多的灵活性，而且它与D2X一样拥有极佳的性能、画质表现。另外，D200的光学低通滤光镜带有四向独立设计，能有效抑制摩尔纹的出现。我们在D2H和D100上运用了抑制摩尔纹的光学技术，这种技术在着重照相机反应速度的新闻摄影领域广受欢迎。在D100的时代，抑制摩尔纹必须以牺牲照片锐利度为代价。但D200的用户再也没有这个烦恼，光学低通滤光镜把问题解决了。因此，我觉得D200比D100更加好用。
那为什么D200使用的是机械快门，而不是电子快门呢？
一方面，我们希望D200拥有清脆悦耳的快门声音；另一方面，这是我们首次在尼康DX格式的数码单反上，使用过千万象素的图像传感器。这使我们不得不重新检验CCD的象素结构。经过反复研究试验，我们认为机械快门比电子快门更为有效。种种精密的设计让这款数码单反能充分发挥千万象素的优势，如极佳的虚化和景深效果，而且方便易用。
Shibazaki认为，无穷无尽的可能性，将会让数字图像的未来变得精彩
原来是这样的，谢谢您深入浅出的解释。最后，Shibazaki先生能谈一下你对数字图像技术的展望吗？
近年来，数字图像技术确实已经取得了不少进步，但我觉得图像传感器的技术革新依然不会放慢脚步，我们会继续致力于开发拥有更高表现和更多功能的传感器。然而，我认为象素量的发展已经接近极限。因此，新的技术研究方向将会集中在其他方面，如成像色调的改善、传感器反应速度和高感光度下的画质表现。同时，高象素的传感器仍会继续被使用。
数字图像的可能性将会是无穷无尽的。其实，现实世界中还有很多色彩，我们仍然没办法精确还原。对我自己而言，我希望继续往这个方向研究，开发出一款独一无二的照相机，让该照相机的所有用户看着数字图像高呼：“这就是我想要的照片！”数字图像处理技术的高速发展，让我们越来越容易得到“漂亮”的照片，但我相信，摄影者真正想要的，是“令人难以忘怀”的照片。所以，我希望好好利用多年来从开发视频、电影图像技术，到开发静止数字图像技术的经验，终有一天使静止的数字图像变得维妙维俏，而且能像电影一样，让人们的情感得以准确的传达。
Shibazaki先生，非常感谢您接受我们的访问。我们热切期待您在未来的日子里，开发出更优秀的图像处理技术！
选自<网易数码>
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