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CMOS真的不好吗? Kodak DCS Pro 14n、Canon全系列数位机身接采用了高效能的CMOS影像感测 器,说明了CMOS感测器可以产生卓越的影像品质。而在几年前,大家都认为根本 不可能;当时 CCD主导着专业照相机的领域,而且是公认唯一能够产生专业品质 影像的感测器。 专业数位相机现在主要都采用 CCD感测器,只有少数例外。这一类感测器已 经证实为非常适合专业用途,而且以许多种形式推出。最常见的是全格(Full Frame)和线性(Interline)CCD。这些装置由於在效能特性上已经得到证实,因此 普遍用在专业照相机的领域中。 CCD虽然有着非常优异的影像处理效能,却也需 要精密而电力需求极大的电子线路来操作。这些电子线路也因为 CCD没有办法在 感测器当中内嵌支援的电路而占用了相当大的相机内部空间。 CCD的制造成续没 有办法用来和CMOS这类今日大多以矽为基础的电子元件的标准制造流程相容。由 於 CCD是电荷偶合设备,是以每个像素的电荷变化来得到读数,因此需要非常可 观空间和电力需求的外部计算电子元件。不过由於读数结构非常繁复,因此这种 设备的功能极为有限。最低限度是, CCD是很优异的影像处理设备,但使用弹性 不大,而且所能提供的功能不多。 CMOS感测气势以标准的CMOS矽处理方式制造,因此元件当中可以包含支援的 电子电路。某些CMOS感测器甚至内嵌类比数位转换器,大大将低了相机的空间和 电力的需求(这也是为什麽使用CMOS的相机会较 CCD省大幅电力的原因)。此外 ,CMOS感测器具有独特的特性,可以简化影像处理的过程:每一个像素内部光线 打在感光二极体上所产生的电荷会直接转换成可用的电压。因此,读取的流程只 要用传统的CMOS电晶体和放大器就可以。这样可以拥有直接在元件上再次取样以 及定点读数等特别的功能。 CMOS感测器虽然具有很多很好的功能,但也有一些需要特别注意的地方。其 一是它具有固定型态的杂讯。由於CMOS感测器在像素当中和其他读取次系统的地 方运用电压放大器,而并非所有像素对明暗讯号的反应都完全相同。因此影像会 产生一种固定型态的纹路;好的方面来看,它是固定的。因为这种纹路在每一个 影像都一样,因此可以使用影像处理技巧来去除。如 Kodak DCS Pro 14n的CMOS 感测器就运用了一种内嵌的固定纹路杂讯消除线路,会在读取影像之前先把这些 固定纹路消除到仅剩下0.14%。影像储存之前此相机内部的 DSP处理器会将此纹 路杂讯完全消除。 过去CMOS感测器让人连想到不良的动态范围和极低的 ISO范围。这种想法是 来自於CMOS当初是针对非常低阶的影像用途(如玩具、视讯摄影机等)而设计开 发,并不需要很好的影像品质,但成本必须很低(玩具)或体积必须很小(侦测 用途)。CMOS在这些用途当中表现得极为称职。不过,在此同时,很多科技公司 也把CMOS感测器拿来作为较高阶的用途。CMOS之所以被认为可以拿来和 CCD的主 导地位相抗衡的原因在於像素可以设计得较大( ISO和动态范围提高),而且可 以用非常大的尺寸来制造,适合在专业相机内使用。如 Canon 1Ds的CMOS就采用 全片幅的大小(同35mm底片大小),提供了高达一千一百万像素的解析度,更没 有焦长放大倍率的问题。 再拿Kodak DCS Pro 14n(以下简称14n)来看。 14n的效能规格可以直接和 类似像素大小的 CCD比较。 14n的动态范围是69dB(大约是11.5 bit)。从用於 Kodak DCS 760数位相机的Kodak KAF-6302 CCD感测器规格表看来,其动态范围 是69dB(最低值)。 14n的 ISO范围是80-800,凌驾 DCS 760的80-400。 14n的 感测器的影像处理能力还有一些地方超越 DCS 760当中所使用的 CCD:那就是在 亮部的 Anti-Blooming、蓝光频道反应、读取速度(片格速度)以及较低的电力 需求等方面。 总之,厂商看到CMOS感测器在专业影像处理领域方面的用途已经有一段时间 ,不但具有专业的影像品质,同时也让数位单眼相机的效能、功能以及售价方面 树立了新的标竿。 --
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