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CMOS真的不好嗎? Kodak DCS Pro 14n、Canon全系列數位機身接採用了高效能的CMOS影像感測 器,說明了CMOS感測器可以產生卓越的影像品質。而在幾年前,大家都認為根本 不可能;當時 CCD主導著專業照相機的領域,而且是公認唯一能夠產生專業品質 影像的感測器。 專業數位相機現在主要都採用 CCD感測器,只有少數例外。這一類感測器已 經證實為非常適合專業用途,而且以許多種形式推出。最常見的是全格(Full Frame)和線性(Interline)CCD。這些裝置由於在效能特性上已經得到證實,因此 普遍用在專業照相機的領域中。 CCD雖然有著非常優異的影像處理效能,卻也需 要精密而電力需求極大的電子線路來操作。這些電子線路也因為 CCD沒有辦法在 感測器當中內嵌支援的電路而佔用了相當大的相機內部空間。 CCD的製造成續沒 有辦法用來和CMOS這類今日大多以矽為基礎的電子元件的標準製造流程相容。由 於 CCD是電荷偶合設備,是以每個像素的電荷變化來得到讀數,因此需要非常可 觀空間和電力需求的外部計算電子元件。不過由於讀數結構非常繁複,因此這種 設備的功能極為有限。最低限度是, CCD是很優異的影像處理設備,但使用彈性 不大,而且所能提供的功能不多。 CMOS感測氣勢以標準的CMOS矽處理方式製造,因此元件當中可以包含支援的 電子電路。某些CMOS感測器甚至內嵌類比數位轉換器,大大將低了相機的空間和 電力的需求(這也是為什麼使用CMOS的相機會較 CCD省大幅電力的原因)。此外 ,CMOS感測器具有獨特的特性,可以簡化影像處理的過程:每一個像素內部光線 打在感光二極體上所產生的電荷會直接轉換成可用的電壓。因此,讀取的流程只 要用傳統的CMOS電晶體和放大器就可以。這樣可以擁有直接在元件上再次取樣以 及定點讀數等特別的功能。 CMOS感測器雖然具有很多很好的功能,但也有一些需要特別注意的地方。其 一是它具有固定型態的雜訊。由於CMOS感測器在像素當中和其他讀取次系統的地 方運用電壓放大器,而並非所有像素對明暗訊號的反應都完全相同。因此影像會 產生一種固定型態的紋路;好的方面來看,它是固定的。因為這種紋路在每一個 影像都一樣,因此可以使用影像處理技巧來去除。如 Kodak DCS Pro 14n的CMOS 感測器就運用了一種內嵌的固定紋路雜訊消除線路,會在讀取影像之前先把這些 固定紋路消除到僅剩下0.14%。影像儲存之前此相機內部的 DSP處理器會將此紋 路雜訊完全消除。 過去CMOS感測器讓人連想到不良的動態範圍和極低的 ISO範圍。這種想法是 來自於CMOS當初是針對非常低階的影像用途(如玩具、視訊攝影機等)而設計開 發,並不需要很好的影像品質,但成本必須很低(玩具)或體積必須很小(偵測 用途)。CMOS在這些用途當中表現得極為稱職。不過,在此同時,很多科技公司 也把CMOS感測器拿來作為較高階的用途。CMOS之所以被認為可以拿來和 CCD的主 導地位相抗衡的原因在於像素可以設計得較大( ISO和動態範圍提高),而且可 以用非常大的尺寸來製造,適合在專業相機內使用。如 Canon 1Ds的CMOS就採用 全片幅的大小(同35mm底片大小),提供了高達一千一百萬像素的解析度,更沒 有焦長放大倍率的問題。 再拿Kodak DCS Pro 14n(以下簡稱14n)來看。 14n的效能規格可以直接和 類似像素大小的 CCD比較。 14n的動態範圍是69dB(大約是11.5 bit)。從用於 Kodak DCS 760數位相機的Kodak KAF-6302 CCD感測器規格表看來,其動態範圍 是69dB(最低值)。 14n的 ISO範圍是80-800,凌駕 DCS 760的80-400。 14n的 感測器的影像處理能力還有一些地方超越 DCS 760當中所使用的 CCD:那就是在 亮部的 Anti-Blooming、藍光頻道反應、讀取速度(片格速度)以及較低的電力 需求等方面。 總之,廠商看到CMOS感測器在專業影像處理領域方面的用途已經有一段時間 ,不但具有專業的影像品質,同時也讓數位單眼相機的效能、功能以及售價方面 樹立了新的標竿。 --
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