(推薦)數碼相機細分類

數碼相機細分類劉恩惠作品 一[綜述]從1990年第一台真正意義上的數碼相機問世,經過二十年的發展,數碼相機產業已經進步為一個成熟、多元的市場;如今放眼望去,著實是「品種名目繁多、型號眼花繚亂」。面對如此龐大、令人應接不暇的產品群,明確數碼相機的分類及其各自的特點,對新人而言無疑是最重要的,所以在談完成像原理和取景方式之後,我們一起來「分門別類」。談到分類,自然有不同的分類原則,對於如今熱鬧無比的數碼相機產業而言,分類原則更是五花八門、形形色色——或按使用人群分、或按價格檔次分、或從品牌地域分、或按技術指標分……別著急,讓我們一個個說來。

●按使用人群來劃分——專業級與民用(家用)級

如果按數碼相機的使用人群來劃分,那麼可以簡單將其分為「專業級數碼相機」和「民用(家用)級數碼相機」兩大部分。顧名思義,前者適用於專業領域,對應用戶是專業攝影師、攝影記者之類的人群;當然也可將影樓、攝影工作室之類也歸納入專業範疇;而民用(家用)級數碼相機的消費群體則是專業群體以外普通用戶。

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點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]商業攝影、廣告攝影場景製造商=NIKON;型號=NIKON D300;焦距=17毫米;日期=2009.12.13 20:15:13;光圈=F7.1;測光模式=中央平均;感光度=ISO;曝光補償=0.3EV;曝光時間=10/800秒;曝光程序=手動模式

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由於專業用戶對相機的成像品質要求較高,對於出片印刷尺寸有高標準的需求,需要相機的瞬間抓拍能力更突出,而且還要兼顧耐用性、電池續航、抗惡劣環境等因素;所以專業數碼相機通常配備當時較為先進的數字成像技術、採用尺寸相對更大的圖像感應器、擁有高像素或高感光度,同時在機身自動化功能上優勢明顯,並且在外殼設計上採用很高的標準。相對而言,同時代的民用級產品則在各方面指標上都要相對落後一些。

在這裡需要強調「同時代」這一先決條件,因為專業相機所採用的數字成像技術隨著時間的推移都會慢慢下放到後來的民用產品上,所以今天的民用相機在某些參數指標上超過兩三年前的專業相機這是很常見的。不過專業機型在感應器尺寸、自動化功能、機身耐用性設計等方面的優勢,廠商出於故意拉開產品間檔次的考慮,是不會輕易下放到民用級產品上的。

到底哪個檔次的相機可以歸屬到「專業級」這個範疇,不同消費力的人群對此可能有不同的理解。譬如對於一個卡片機用戶而言,一台可換鏡頭的入門級單反相機可能就已經「很專業」了;但同樣是這台單反,在一位發燒友或專業人士眼裡可能連「玩具」都不如。不過,在這裡我們還是希望能賦予「專業相機」和「民用相機」一個比較明確的界定參考。

  • 專業級數碼相機的界定參考——我們將成像畫幅大於傳統35mm膠片尺寸(超過全畫幅)或帶有電池手柄機身一體化設計的產品,界定為專業級數碼相機;較大的感光元件尺寸或整合程度較高的機身設計是此類產品的兩大特徵。而諸如尼康D700、佳能EOS 5D mark II以及索尼a900這類感應器尺寸達到全畫幅標準同時不帶一體化電池手柄的產品,它們以相對較高的性價比和適中的機身體積也贏得了部分專業人士(尤其是影樓、攝影工作室)的青睞,在專業領域有一定的受眾群,因此從某種程度上也可勉強算作專業級數碼相機;但嚴格地說,把這類產品納入「高檔發燒級民用數碼相機」可能更恰當一些,將它們稱為「准專業級數碼相機」也未嘗不可。
  • ●專業類產品按應用側重劃分——速度優先型與畫質優先型

    參照上述界定原則,在目前市售產品中符合「專業級數碼相機」標準的產品並不多,大體羅列如下:尼康D3/D4系列、佳能EOS 1D/1Ds系列、賓得645D、徠卡S2、瑪米亞DM系列、Phase One 645系列、哈蘇H4D系列等。

    按應用側重,這些專業級數碼相機大體可分為兩大陣營。其一是以尼康、佳能為代表「速度優先型」;「速度優先」主要表現在超高感光度、超高連拍速度這兩大指標上,因此這兩大日本品牌的專業級數碼相機在新聞攝影、體育攝影、野生動物攝影領域技術優勢非常明顯並被廣泛使用。其二是除尼、佳之外的那些品牌,這些廠家設計生產的專業相機均採用尺寸更大的中畫幅圖像感應器,注重圖像的輸出解析度與畫面品質,因此屬於「畫質優先型」。在各類商業攝影、廣告攝影場合,多半是此類相機的天下;問題在於,這類產品在高感光度與連拍速度方面就很難與佳能、尼康的速度優先型產品相抗衡了。就現狀而言,想在中畫幅數碼相機上實現超高感光度、超高連拍速度併兼顧大解析度與良好的圖像輸出品質,的確是存在一定難度的。但相信隨著技術的發展,畫質與速度這兩大因素會更完美地結合在未來的高端數碼相機上;事實上,「速度優先型」相機的輸出解析度與畫質也在逐漸提高,而「畫質優先型」產品在高感光度支持方面也在不斷進步。

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    在這裡有必要談一談可結合大中畫幅膠片相機使用的「數碼後背」。數碼後背是由圖像感應器、數字處理系統組成的,通常也包括液晶顯示屏;它是一個獨立的數字成像模塊,但必須依附於特定的傳統相機機身才能使用。在商業攝影領域,採用數碼後背所能獲得的畫面細節、寬容度以及色彩表現均比「速度優先型」專業數碼相機更為優越,也更易獲得大解析度。當然如今的數碼後背已不僅僅可以用在膠片相機上,諸如Mamiya(瑪米亞)DM系列、Phase One(飛思)645系列、Hasselblad(哈蘇)H4D這類新一代「畫質優先型」產品採用的都是可換後背式的設計;對於這類專業相機,機身與數碼後背是彼此獨立又互相關聯的,譬如哈蘇的H4D在銷售時分為H4D-40、H4D-50、H4D-60等多種型號,分別表示採用4000萬、5000萬或6000萬像素的數碼後背。當然也有不採用這種感光部件可拆卸更換設計的中畫幅數碼相機,賓得645D、徠卡S2就屬於這一類。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]接在大畫幅相機上使用的數碼後背製造商=PHASE;型號=H 20;焦距=0毫米;日期=2009.03.19 22:29:28;光圈=F;感光度=ISO50;曝光補償=EV;曝光時間=秒;鏡頭=手動

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    顯然,在專業領域不同的應用側重也往往需要不同特點的產品——若注重畫質並追求較大的圖像輸出解析度,同時拍攝現場可以保證較好的光照條件,那麼最好的選擇是數碼後背或「畫質優先型」專業數碼相機;若對高感光度與高速連拍有較嚴格的需求或無法承受中畫幅機型、數碼後背較大的體積,難以適應其較差的便攜性,那麼「速度優先」機型自然是更好的選擇。需要補充的是,並不是說「速度優先型」的專業數碼相機就無法在商業攝影、廣告攝影領域發揮良好的作用,相反這類產品也被廣泛應用於類似的場合,事實上這完全取決於具體的拍攝要求;但「畫質優先型」的數碼相機卻因某些關鍵指標的不足而較少被應用於新聞攝影、體育攝影領域。

    最後值得提醒的是,攝影初學者們千萬不要把專業相機當作萬能靈藥,以為有了專業級武器就一定能拍出好片。事實上,拍攝題材、光影條件、構圖取捨、參數控制等,才是優秀攝影作品的關鍵所在;專業相機更利於創作,但好照片卻未必只能出自專業相機。

    ●民用(家用)類產品按設計構架來劃分——消費類、長焦類、可換鏡頭類

    民用(家用)數碼相機是整個市場中最為龐大的一個分支,面對需求不同的消費群,廠家在結構設計方面自然有不同的側重。經過多年發展,如今的民用DC按設計構架可分為如下三大板塊。首先是那些體積輕巧、便攜易用的傻瓜式微型數碼相機,我們習慣將之稱為「消費類數碼相機」;與之相對的是體積較大、整體性能更強並支持鏡頭拆卸更替的「可換鏡頭數碼相機」;除此之外的第三類則是「橋式數碼相機」,它們相對消費類DC功能更為豐富,但無法更換鏡頭。

  • 細說「橋式數碼相機」——「橋式相機」這個概念從膠片時代就已有之,它其實是「鏡身一體化單反」,也就是不能更換鏡頭的單反相機。這一設計模式在數碼時代得以延續,在保留了核心理念的同時結構上做了變化(基於電子取景而非光學取景),衍生為消費類數碼相機中的一個分支,並被獨立出來加以定義。這類相機以整合化、一體化為核心設計理念,比普通微型DC擁有更大的變焦範圍,在造型上與單反接近但體積更小。因其最突出的特徵是其固定鏡頭變焦比相對更大,所以也被稱為「長焦機」;從某種程度上,數碼時代的「橋式相機」也可被認為是長焦數碼相機的同義詞。
  • 這三大設計構架一定程度上也代表著三個階層的市場需求——消費類數碼相機對應追求便攜易用的主流消費群體;橋式數碼相機針對那些拍攝要求較高,注重產品便攜性、全面性但消費水平有限的用戶;可換鏡頭數碼相機則面向需求更全面的發燒級攝影愛好者。當然,市場也在不斷進化並被細分——如今已經有越來越多的消費類數碼相機也開始注重自己的畫質水平,甚至出現了採用大型感光元件的便攜相機;而可換鏡頭數碼相機的體積也在日漸縮小,各類EVIL相機的湧現就是最佳例證。對於數碼相機,消費者可選擇的範圍正變得越來越廣闊。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]民用(家用)數碼相機主要分類二[品牌與外觀]●按品牌地域來劃分——日產、德產、韓產、國產等

    目前擁有數碼相機製造能力的廠商來自日本、韓國、美國、德國、瑞典、丹麥及中國,牽涉的品牌可能多達上百個。但需要注意的是,並非所有品牌都擁有自主設計製造的能力,部分廠家採用「貼牌」方式經營自己的數碼相機業務。下表所列出的是目前致力於數碼相機營銷的主要品牌(如有遺漏、錯誤,歡迎補充、批評)。

  • 日本:佳能(Canon)、尼康(Nikon)、索尼(Sony)、奧林巴斯(Olympus)、賓得(Pentax)、富士(FUJIFILM)、松下(Panasonic)、理光(Ricoh)、適馬(Sigma)、卡西歐(Casio)、雅西卡(Yashica)、三洋(Sanyo)、肯高(Kenko)德國:徠卡(Leica)、祿萊(Rollei)、柏卡(PRAKTICA)、愛克發(Agfa Photo)美國:柯達(Kodak)、通用電氣(GE)、惠普(HP)韓國:三星(Samsung)瑞典:哈蘇(Hasselblad)丹麥:飛思(Phase One)中國:愛國者(Aigo)、明基(Benq)、萊彩(RICH)、紐曼(Newsmy)
  • 點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]全球主要數碼相機品牌

    目前主要的數碼相機生產商都來日本,他們是當今全球最主要的攝影器材生產國與技術輸出國。日本在這個領域的領先源於他們強大的微電子工業實力以及在相機設計製造行業摸索數十年所獲得的經驗積累。不過在早期開拓起步時,日本是通過對德國相機的學習與借鑒才在此後慢慢成長為市場主宰者的,因此不可否認德國相機品牌所具備的深厚傳統;事實上德國在光學技術領域一直是世界領先的。隨著單反相機逐漸取代旁軸-聯動測距相機成為35mm相機市場的主流,日本在單反電子化進程方面的日益精進讓德國產品相形見拙;進入數碼時代後,德國相機在市場佔有率上更是無法與日系廠牌正面對抗。幸而眼下幾個主要品牌依然在努力維護德國相機的尊嚴,尤其以徠卡的旁軸取景聯動測距式數碼相機為代表,開闢了一條獨特的高端精品路線。而日本人對於德國品牌在光學領域的崇拜與依賴也至今延續著,獲取德國一流品牌的光學技術或產品授權是不少日本相機廠商的期望;索尼與卡爾-蔡斯的聯姻、松下與徠卡的合作,都體現出這一點。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]SONY與Carl Zeiss合作開發的單反相機鏡頭

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]松下與徠卡合作開發的相機鏡頭

    除了日本和德國之外,發明了感光元件並創造出全球第一台數碼相機原型的美國,也曾是一支不可忽視的力量,這中間絕大多數功勞應記在柯達名下。他們一度是這個產業的早期開拓者與技術領先者,可惜隨著日系品牌後來居上,柯達自身未能及時調整航向,逐漸落到下風,最終只能停止相機生產業務。當然,很長一段時間內柯達仍在為包括德國徠卡在內的一些高端品牌提供優秀的圖像感應器,但這項業務也已在2011年底被出售給Platinum Equity公司。

    韓國的數碼相機品牌以三星為代表,由於掌握了開發設計圖像感應器的能力,他們也是目前數碼相機行業的重要組成部分。尤其在推出屬於自己的NX構架以及此系列的開山之作NX10之後,他們的野心正在逐步擴張,本站之前已有專文對此進行了較為全面、細緻的分析,見《三星全新可換鏡頭相機構架NX系統技術概況與前景分析 》[作者: 劉恩惠 ] 。而來自瑞典的哈蘇則以及來自丹麥的飛思則是兩個專業相機品牌,其價格高昂的產品並非入門級消費者所能企及,所以在此不做深入介紹。至於國產品牌,由於缺乏核心技術的自主研發能力,國產貨無論在設計能力還是製造水平上,整體實力都還無法與日本品牌相提並論。

    總的來說,放眼如今的數碼相機行業——德國產品慣於走精品、奢侈品路線;來自美國的柯達則處於兩極分化狀態中;韓國三星尚未形成大勢;國產品牌整體實力不濟;唯獨日系品牌既有技術保障又走多元化路線。所以大多數情況下,入門級用戶在選購數碼相機時還是應該優先考慮日產相機。

    ●按機身大小厚薄分——卡片機、口袋機、磚塊機

    數碼相機的體積有大有小,按其厚薄、大小有卡片機、口袋機、磚塊機之分。數碼相機的體積與厚度從一定程度上是由其採用的圖像感應器大小而決定的,同時也和法蘭焦距(鏡頭卡口到成像面的距離)長度有關。相機感應器的尺寸越小鏡頭成像圈則越小,設計鏡頭時也就越容易控制尺寸;而法蘭距越短機身設計厚度越容易變小,機器也就越輕薄。下圖便說明了短法蘭距對縮小機身尺寸與厚度的重要性。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]三星NX構架相比傳統DSLR的短法蘭距優勢

    所謂「卡片機」是指機身尺寸較薄的一類相機產品,它們同時具有外觀時尚、重量輕巧、攜帶方便等特點。為了進一步縮減機身厚度,這類相機通常採用潛望鏡式鏡頭設計,因此變焦倍率不會很大;卡片機的手動調節功能也通常較弱,因此大體上屬於披著時尚外觀的傻瓜式數碼相機。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]機身厚度僅為22mm的卡片式數碼相機

    「口袋機」與「卡片機」一樣,也屬於攜帶型微型相機的範疇;從這個意義上講,除了「卡片機」之外的便攜相機都可歸入「口袋機」行列;兩者之間並無特別明確的區分指標,但一般來說卡片機特指那些機身厚度特別薄的機型。不同檔次的口袋相機在功能和參數上可能存在較大差異,雖然其中大部分產品面向中低端用戶,但也有相當一部分便攜相機擁有比較完善的手動控制功能,因此能受到准專業用戶的青睞。隨著技術的進步,甚至某些變焦比很大的長焦相機在體積上也能被控制在較小的尺寸內。而隨著M4/3規範的發布,反光板不再是必須部件,這讓可換鏡頭數碼相機也擁有了小型化、輕薄化的可能,目前這類M4/3相機已經越來越受到市場的關注與用戶的認可。

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    至於「磚塊」,通常用來形容那些體積和厚度都比較大的相機。譬如我們上一篇所提到的那些「速度優先型專業單反數碼相機」,就是「磚塊機」的典型。為了獲得更優異的性能(主要是為了獲得更充沛的電力供應)、能夠與長度、口徑較大的專業級鏡頭在體積上彼此匹配,同時顧及專業用戶的使用手感,這類產品通常採用較為寬大厚實的機身並帶有電池手柄一體化設計,其堅固耐用程度也自然出類拔萃。當然,並非所有單反相機的體積都會很大,入門級產品在機身設計上就會採用較為緊湊、實用的設計,以控制成本;不過因自身結構使然,其外形尺寸上仍普遍要比口袋機更大、更厚。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]磚塊機的典範——機身最大厚度達到80mm的佳能EOS 1Ds Mark III

    ●按機身外殼材質分——金屬機身、塑料機身、混合機身

    相機機身外殼所採用的材質主要有合金金屬、工程塑料兩種。金屬機身重量更大且不易磨損、掉色,握持手感也相應更佳,對部分產品還會有提升美觀度的作用,因此通常用於各個機種內的中高端型號。塑料機身也有自己的優勢,畢竟其較輕的重量在一定程度上可以降低使用者的體力負擔,同時也可藉此適當控制產品製造成本。當然,也有一些產品採用兩者混合搭配的設計,以達到某種平衡。雖然理論上,金屬機身的耐用性比塑料機身更有優勢,但作為消費者無需過分擔心塑料機身的堅固程度,應從自己的實際需求出髮結合消費預算來加以理性選擇。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]NIKON D3S採用的金屬機架製造商=NIKON;型號=NIKON D3X;焦距=105毫米;日期=2009.08.05 11:57:13;光圈=F22.0;測光模式=模式;感光度=ISO100;曝光補償=-0.3EV;曝光時間=8/1000秒;曝光程序=手動模式

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]使用時間較長後,機身外表的塑料部分難免會出現磨損、掉漆等現象

    順便提一下,在某些相機的外殼上,廠家還會以加貼橡膠蒙皮的方式來改善用戶的握持手感,這也在一定程度上能夠減輕甚至避免相機機身外表在長期使用後受磨損的程度;通常,越是高檔的機型,其蒙皮面積越大。下圖對比了佳能EOS 1000D與EOS 7D兩款產品的外觀,前者作為該品牌數碼單反產品線上最低端的型號,其機身工藝明顯遜色於中高端產品;這類外觀塑料感比較強的型號,也被網友們戲稱為「塑料拖鞋」。

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    ●按機身顏色分——黑色、銀色……彩色

    今天的數碼相機機身不但有黑色、銀色這兩種傳統色調,很多品牌都在走「多彩路線」以激發更多入門級用戶的購買慾望。譬如佳能的IXUS系列就明確打出「你好,色彩」的旗號,推出各種不同顏色的攜帶型微型數碼相機的同時展開相關的市場營銷活動。

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    事實上,在消費類數碼相機市場,多彩外殼已經是一種設計潮流,因為這個階層的消費者在選購時對機身色彩的要求是多元化的。在較高端的數碼單反市場,雖然沉穩樸素的黑色外殼仍舊佔據絕對主流,但也出現了賓得K-x這樣的大膽開拓者,廠方宣稱為這款產品準備了高達100種色彩組合供日本本土消費者選擇,甚至還推出過一個100台限量的「KOREJANAI ROBOT特別版」,外表絕對堪稱「五彩繽紛」了。

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    還有一些產品,廠家會為其搭載可更換的外殼面板,用戶在使用這類相機的時候便可以自由選擇機身的色調;譬如佳能公司2009年推出的PowerShot D10三防數碼相機就帶有此類設計。而上面提到的賓得K-x,更是允許用戶自行更換不同色彩的手柄橡膠蒙皮,廠家為消費者準備了八種選擇。

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    大多數時候,同一機型不同色彩的款式在功能和參數指標上沒有任何差異,所以顏色因素基本不會成為廠家刻意抬價的因素。但所謂「物以稀為貴」,某些基層經銷商可能借用戶選購時對色彩有指定需求而對相關款式故意抬高報價,對此消費者應予以警惕並理性對待。當然,在中高端市場,色彩元素有時候也會被廠家刻意用來搞促銷;譬如為某款經典機型推出與普通款式主色調不同的xx限量版就是常用的手段。這種限量版的身價往往要高於普通版,此類官方抬價表面上看合情合理,歸根結底則是一種商業營銷策略。 三[CMOS與CCD]●按圖像感應器類型分——CMOS、CCD

    在《數碼相機入門 成像原理關鍵詞·下》[作者: 劉恩惠 ] 里我們已經談到過圖像感應器(圖像感測器)的概念和分類(使用CMOS或者CCD),這裡再略做展開。首先需要重申:CMOS和CCD雖然都是用來進行光-電轉換的晶元,外觀長得也有點像,但卻不是一個事物的兩種稱謂,它們的製造工藝完全不同。之所以要先講明這一點,是因為我們發現網上有些產品資料乃至評測報告將之混為一談。譬如奧林巴斯的一款XZ-1攜帶型數碼相機,其官方網站標明該款產品使用的CCD感應器,而在國內某著名IT網站的評測報告里卻赫然寫著XZ-1使用了CMOS感應器;這顯然是一個低級錯誤。

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    如今數字圖像感應器的應用十分廣泛,除了數碼照相機之外,數碼攝像機、安防攝像探頭、拍照手機等等許多產品也都須配置CCD或CMOS晶元,而本文僅討論數碼照相機使用的圖像感應器。回顧歷史我們會發現一個有趣的現象——在數碼相機問世之初,CCD型圖像感應器佔據市場的統治地位,CMOS型圖像感應器則被應用於少數中低端產品上,主要原因在於CCD的成像解析度更高、雜訊更小,所得畫質比CMOS出色不少;不過近年來形勢卻發生了變化:CMOS感應器的風頭逐漸蓋過了CCD,由於獲得大部分廠商的支持,市場佔有率不斷攀升。CMOS靠什麼取得「逆轉」?CMOS和CCD究竟孰優孰劣?這是很多入門愛好者感興趣的問題。

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    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]CMOS感應器製造商=PHASE;型號=P 45;焦距=0毫米;日期=2009.07.13 18:37:38;光圈=F;感光度=ISO50;曝光補償=EV;曝光時間=秒;鏡頭=手動

    簡單地看,CMOS的「逆轉」源於技術的不斷進步,但並不意味著CMOS已在各個方面都超越了CCD;只不過CMOS更能迎合主流廠商的競爭策略、更容易適應大眾消費市場。通俗而籠統地講,使用CMOS感應器的數碼相機參數指標可以更好看,在營銷宣傳上可拿出來標榜的賣點更多,因此逐步成為了民用數碼相機市場的寵兒。而在中畫幅相機、數碼後背這類專業領域,CCD感應器的主流地位並沒有受到挑戰;因為從純技術層面而言,CCD晶元所能帶來的最終成像素質在某些關鍵領域(如色彩表現、曝光寬容度等)依然比CMOS「技高一籌」;以下兩幅使用CCD相機拍攝的作品就具有一定代表性。

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    雖然CCD在民用市場上已不像以前那麼強勢,但目前市售產品中使用CCD感應器的相機仍不在少數,且依然有使用CCD晶元的新產品問世。而從具體產品分析,如今的CCD相機呈現出較為明顯的「兩極分化」趨勢:一方面,小尺寸的CCD晶元被用於一些微型消費類數碼相機上;另一方面,大尺寸的CCD晶元被用於少數發燒級、專業級高端產品內;只有小部分例外。

    索尼是目前全球最重要的小尺寸民用數碼相機CCD圖像感應器生產廠商,其CCD晶元不僅用於本品牌的DC、DV上,而且還供應給其他影像品牌,因此應用極為廣泛。但近一兩年來,索尼在本領域內的研發側重明顯偏向了CMOS晶元(譬如Exmor R CMOS),這一方面反映出市場對於CMOS感應器的需求相對更大,另一方面也顯現出其技術開發潛力。另外不能不提的是富士——在相當長一段時期內,其SuperCCD技術曾經在業界具有強大的號召力;但在富士推出的新一代DC產品序列中,採用CMOS感應器的比例正在逐步擴大。顯然,在激烈的市場競爭中,為了獲得更高的感光度指標以及全高清攝像功能,富士不得不做出「棄CCD而用CMOS」的妥協。其中主要原因是由於CCD的功耗相對較高,上述兩方面是它相比CMOS最明顯的短板。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]富士 Fujifilm Super CCD EXR 標誌

    在一些以成像品質、色彩表現為主要設計訴求的高檔消費類微型相機中,CCD感應器一度是不二之選,譬如目前市場上仍可以看到的富士的FinePix F85EXR、松下的Lumix LX3/LX5、理光的GX200、佳能的PowerShot G12/S95、尼康的Coolpix P7000/P7100、奧林巴斯XZ-1等機型,它們使用的都是CCD感應器。然而隨著CMOS感應器及圖像處理晶元的進步,CCD在這類產品群中的優勢地位也已被動搖。佳能最新推出的PowerShot S100V一改以往「S」系列搭載CCD晶元的傳統,使用了一款新設計的CMOS晶元,就是現成的例子。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]佳能PowerShot S系列中第一款採用CMOS晶元的S100V

    而供數碼相機使用的大尺寸CCD感應器研發(不包括數碼後背)一度只剩下柯達還在堅持,其產品主要被用於一些貴族品牌及專業產品上;譬如徠卡的S2、新款S、M9、M-E採用的就是柯達的全畫幅CCD,賓得的645D則配備了柯達的中畫幅CCD,這些相機表現出的成像質感、色彩效果等,依然顯示出CCD特有的優勢。2011年年底,柯達宣布將自己的感測器業務出售給Platinum Equity公司,不久之後柯達即申請破產保護;因此目前只有荷蘭Teledyne DALSA、比利時的CMOSIS等少數公司還在堅持設計製造大尺寸CCD晶元。相比CCD的窘境,CMOS感應器則在各條產品線上全面開花,設計製造數碼相機用CMOS晶元的廠家主要有日本的索尼、佳能、松下,韓國的三星以及美國的OmniVision、Aptina等品牌。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]OmniVision Logo及其生產的CMOS感應器

    CMOS之所以能夠把CCD比下去,有市場方面的因素,也有技術方面的原因;而「背照式(BSI)」CMOS的成熟和普及,從某種程度上則加速了CCD市場份額的減退。傳統CMOS的數模轉換器和放大電路放置於光電二極體的上層,而「背照式」CMOS則對此結構進行了改造——將光電二極體放置在影像感測器晶元的最上層,把COMS感應器必須的數模轉換器及放大電路挪到了晶元的「背面」。經過這樣的調整後,「背照式」COMS在靈敏度指標上有了極大的改善,光線的入射角度和覆蓋面都得到了優化,進而大大提升低光照拍攝條件下的對焦能力和畫面品質。需要注意的是,「背照式」設計在小尺寸感應器上能獲得較為明顯的成像效果改觀,而對本就擁有較充足受光面積的大、中型尺寸感應器則不會有明顯的效果。因此,「背照式」CMOS雖然還不足以改變大尺寸圖像感應器的生態格局,卻會進一步蠶食原本屬於小型CCD感應器的生存空間。

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    可以說,CMOS與CCD之間的角力,恰恰是近年來數碼影像產業發展趨勢的一個縮影,在追求「四高」(高像素、高感光度、高清攝像、高速連拍)的競爭中,CCD因自身工藝方面的限制逐漸落到了下風。對於CMOS與CCD之優劣、現狀,我們簡單歸納如下:

  • 1、相比CCD晶元,CMOS具有集成度高的優點;加之製造門檻較低、製造工藝成熟、成品率相對較高,因此CMOS的生產、使用成本更低,也更適應消費市場龐大的需求量。2、CCD晶元目前雖然在色彩、寬容度方面仍具備一定優勢,但隨著技術改良及各類輔助手段的補償(譬如相機內影像處理晶元的作用),使CMOS相機的成像質量不斷得到改善,並在大多數普通消費者可接受範圍內,由此CCD的畫質優勢在某種程度上易被忽略。3、感光面積的大小也是決定圖像品質的一大主要因素,CCD在理論上雖然可以獲得更好的畫質,但如果其對手是一塊比它面積大出許多的CMOS,那麼後者在解析度、圖像噪音等方面完全可能比前者表現更優異。4、在追求高像素、大畫幅、高感光度、高連拍速度的過程中,使用CMOS比使用CCD更容易取得畫質、功能、效率及成本之間的平衡,因此主流廠商逐漸傾向於重用CMOS。5、民用CCD感應器工作熱量較高的缺點導致其在高解析度下不適合長時間連續工作,因此在當前高清視頻功能普遍被廠商、用戶所重視的大背景下,CMOS晶元低功耗和快速數據處理的優勢得以顯現,從而確立並鞏固了自己的市場地位;CCD遭遇冷落也在情理之中。
  • 有朋友或許會問,既然理論上使用CCD晶元的相機在圖像品質、色彩表現方面更有優勢,那麼是不是追求畫質與色彩的消費者就最好選擇CCD相機呢?問題並不那麼簡單,因為具體到器材選購,看似主動權在消費者手中,但實際上消費者卻很被動。一款相機的最終成像效果不僅僅取決於其採用的感應器類型,更與相機鏡頭配置、感應器尺寸、圖像處理晶元等諸多因素休戚相關。由於目前CCD感應器應用的兩極分化,使有意購買CCD相機的用戶可選餘地十分有限——要麼是小尺寸的消費類DC,要麼是價格高昂的奢侈品或專業機;而包括數碼單反、單電、微單在內的大部分非專業級可換鏡頭數碼相機大多使用CMOS感應器。目前只有索尼的可換鏡頭數碼相機產品線上還有兩款使用CCD的相機(DSLR-a290、DSLR-a390),它們的定位卻屬於索尼數碼單反中最低端的兩款。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]索尼SONY DSLR-a390、a290官方介紹

    CCD在這類產品群內越來越不受待見顯然不是因為這些廠家不知道CCD的優勢,而是因為他們太在意CCD的缺點,因此在激烈的市場競爭中只能選擇主動出擊或被動捲入參數大戰。雖然還有徠卡新一代S、M9、M-E,賓得645D這樣的產品在堅守CCD陣地,但這類相機高昂的售價又不是普通消費者可以承受的,大部分攝影愛好者最終只能選擇撲向CMOS的懷抱。必須承認,高像素、高感光度、高清攝像、高速連拍等等大大豐富了數碼相機的功能、提升了數碼相機的易用性,CMOS晶元在這中間扮演了重要的角色;當數碼相機的市場競爭在某種程度上逐步演變為參數指標大戰的時候,也就註定了CCD現在的命運。至於未來的形勢,由於CCD受制於工藝恐怕難以在某些核心指標上趕超CMOS,因此後者的發展前景明顯更樂觀一些;CCD目前在專業領域所剩無幾的生存空間,今後也極有可能被新一代CMOS搶奪。2012年9月,徠卡發布了M系列的新款產品——Leica M,這款產品拋棄CCD轉而採用了CMOS,無疑是這一趨勢的典型例證(不過徠卡仍然同步推出了一款採用CCD感測器的Leica M-E)。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]使用全畫幅CCD感應器的徠卡M9相機

    就在本文收尾之際,我們看到了一則新聞:麻省理工學院的科學家最近發現,石墨烯(Graphene,一種單原子結構碳材料)具有良好的光敏特性,在受光照時會產生電流,可以感應很寬的光線範圍;或許,使用石墨烯製造的器件將在不遠的將來代替CCD、CMOS。 四[細說畫幅]●按圖像感應器尺寸(面積)劃分

    在上一篇中我們已經講到過:感光面積的大小也是決定圖像品質的一大要素,由此也就引出了本篇所要重點闡述的「畫幅」概念。在膠片時代,畫幅是指單張感光片的尺寸;到了數碼時代,則是指感光晶元(也被稱為圖像感應器、圖像感測器、感光器等)有效感光面積的大小。無論膠片還是數碼,感光面積在一定程度上是與畫質成正比的,但數碼相機的情況相對更複雜一些。

    膠片時代的民用相機有「135」和「120」之分,其主要區別在於各自使用的膠片規格不同——135相機使用的膠片單張尺寸為36mm×24mm,而120相機使用的膠片單張寬度固定為60mm,長度則有45mm、60mm、70mm、90mm等不同尺寸(均只計有效感光面積)。上世紀90年代,在135相機的基礎上,當時的五大影像廠商(柯達、富士、佳能、尼康、美能達)還曾聯合推出過一種「Advanced Photo System」(先進照片系統,簡稱「APS」),其中一項重要改變就是縮小了膠片尺寸,以便製造出體積更為小巧的袖珍相機。APS膠片分為APS-H(30.3mm×16.6mm)、APS-C(24.9mm×16.6mm)以及APS-P(30.3mm×10.1mm)三類。可風光一時的APS卻是一個短命的系統——推出後沒幾年,數碼相機便迅速崛起並逐漸佔領市場,使膠片相機風光不再,APS系統也隨之夭折。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]APS系統標誌及富士的APS膠捲

    相比傳統的膠片相機,數碼相機在設計上不再受到膠片規格的限制,因此具有很大的靈活性,廠家完全可以按照各自的想法自主決定每款產品使用的感光晶元尺寸,從而細分市場、控制成本。目前市售民用數碼相機採用的圖像感應器畫幅主要分為如下幾類:

    一、1/x英寸小型圖像感應器:此類圖像感應器通常用於消費類微型數碼相機上(包括卡片機、長焦機等),長寬比為4:3,由於這類產品有效感光面積的對角線長度在「1英寸」以下,因此通常以「1/x英寸」的方式來表示其大小。需要說明的是,這個尺寸並非指感光器對角線的實際物理長度,標稱「1英寸」的感光器其實際有效感光面積的對角線長度約為16mm。目前,這類感光器主要有1/2.3、1/2和1/1.7英寸三種規格,1/1.7英寸感光器有效工作面積的對角線長度就是1/1.7×16≈9.4mm。當然,小於1英寸規格的感光器也有特殊尺寸,譬如富士新近推出的X10,其使用的是一塊2/3英寸的感光器(這一規格在早幾年比較常見)。而索尼最新推出的RX100「黑卡」直接採用了1英寸圖像感應器,在該指標上成為同類產品中的佼佼者。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]使用2/3英寸的感光器的富士X10微型數碼相機製造商=PHASE;型號=P 25;焦距=0毫米;日期=2011.06.28 19:57:54;光圈=F;感光度=ISO100;曝光補償=EV;曝光時間=秒;鏡頭=手動

    二、全畫幅(全幅、Nikon FX畫幅):我們可以把「全畫幅」中的「全」字理解為「完全」,因此「全畫幅感應器」的含義就是——尺寸完全等同於傳統35mm膠片的單張尺寸,達到36mm×24mm規格的感光元件(實際有效尺寸可能存在細微誤差)。目前只有少數專業級、准專業級數碼相機才會使用全畫幅規格的圖像感應器,生產全畫幅數碼相機的廠家則有佳能、尼康、索尼、徠卡等幾家,其中尼康將全畫幅稱為「FX格式」或「FX畫幅」。索尼公司在2012年9月發布的Cyber-Shot DSC-RX1,是迄今為止唯一一款採用全畫幅感測器的攜帶型不可換鏡頭微型數碼相機。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]使用全畫幅感光器的尼康D3數碼單反相機

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]Sony 索尼 Cyber-Shot DSC-RX1 數碼相機

    三、APS-C畫幅(Nikon DX畫幅):雖然APS是一個短命系統,不過APS這個名稱卻以另外一種方式得以延續下來——和早年APS-C規格膠片單張尺寸大體相近的一類圖像感應器便被稱為「APS-C畫幅」感光器,其長寬比與全畫幅相同,也是3:2。APS-C畫幅的應用範圍十分廣泛,目前各大影像品牌的入門級、中檔和部分高檔數碼單反相機以及索尼NEX系列、三星NX系列、富士X-Pro 1以及佳能EOS M微單相機上,使用的都是此類規格的感光器;此外還有富士X100、徠卡X1這類發燒級定焦鏡頭數碼相機,也是APS-C畫幅的。需要注意的是,不同廠家的APS-C畫幅標準不同——佳能的APS-C畫幅略小,為22.3mm×14.9mm;其他廠家略大,為23.xmm×15.xmm(不同型號APS-C晶元尺寸也不統一)。尼康將APS-C畫幅稱為「DX格式」或「DX畫幅」。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]Sony 索尼 NEX-5N 微型可換鏡頭數碼相機-APS-C畫幅的感光器

    四、APS-H畫幅:APS-H畫幅並不常見,主要使用在佳能的EOS-1D系列數碼單反相機上,尺寸為27.9mm×18.6mm(以佳能的EOS 1D Mark IV相機使用的感光器為例),其面積小於全畫幅但大於APS-C畫幅(三者的長寬比相同),因接近於APS-H膠片的尺寸故而得名。除了佳能之外,徠卡也曾在其M8數碼連動測距相機上使用過一款柯達製造的APS-H畫幅CCD。隨著徠卡M9升級為全畫幅CCD以及佳能推出EOS-1D X,打破了過去將「1系列」尖端機型按畫幅大小分為「1D」(APS-H畫幅)和「1Ds」(35mm全畫幅)兩個分支的傳統,未來是否還會出現使用APS-H畫幅的數碼相機,已成為一個很大的疑問。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]使用APS-H畫幅感光器的佳能EOS-1D Mark IV數碼單反相機

    五、4/3畫幅:4/3畫幅是由奧林巴斯公司牽頭創立的,其尺寸標準為18mm×13.5mm,長寬比為4:3;因為這一畫幅的成像圈直徑為33.87mm,折算後約合4/3英寸,故而得名。4/3畫幅的面積略小於APS-C,這其實是奧林巴斯綜合考量的結果,主要是為了能設計出既擁有較好畫質,同時外形又相對輕便小巧的數碼單反相機,用以和佳能、尼康等傳統強手競爭,無奈成績始終不理想。直到2008年,奧林巴斯聯合松下發布了革命性的Micro 4/3系統,並先後推出了取消反光板的可換鏡頭數碼相機(第一代「微單」),4/3畫幅才由此獲得了更為廣泛的關注,並成為主流市場的新寵。需要補充的是,2012年年初佳能推出了一款使用類4/3畫幅CMOS感光器的鏡身一體設計旗艦級消費類數碼相機——PowerShot G1X,不過其感光面積略微大於奧林巴斯、松下的4/3畫幅標準。

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    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]Canon 佳能 G1X 數碼相機

    六、Nikon CX畫幅:尼康公司在2011年9月推出了自己的微單相機——「Nikon 1」系列,採用了全新定義的CX畫幅,其感光面積具體尺寸為13.2mm×8.8mm(採用感測器英寸標記法折算後大約為「1英寸」),小於4/3畫幅。CX是數碼相機「畫幅大家族」目前最年輕的新成員。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]使用CX畫幅感光器的尼康V1數碼微單相機

    七、中畫幅:大多數普通攝影愛好者鮮有接觸中畫幅的機會,因為其主要運用於專業領域,但入門愛好者千萬不要被名稱所誤導,認為中畫幅比全畫幅小,事實上恰恰相反。數碼時代的中畫幅與膠片時代的中畫幅在參考標準上有所不同,以目前市面上兩款常見產品為例:賓得645D採用的圖像感應器尺寸為44mm×33mm,徠卡S2搭載的則是一款45mm×30mm的感光器,尺寸都超過了全畫幅的36mm×24mm;它們的感光面積和早年的膠片式中畫幅相機以及數碼後背相比要小一截,但並不妨礙這兩款產品被劃入中畫幅數碼相機的行列。

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    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]數碼相機畫幅比例參考圖

    為了讓大家更直觀地了解不同畫幅之間的尺寸、面積差異,我們繪製了上面這幅比例圖,供朋友們參考。那麼這種差異對數碼相機哪些方面的表現會產生影響?畫幅大小能夠決定哪些要素?我們對此做了簡要的總結:

    一、畫質差別:在文章的開頭我們就強調了這一問題,數碼相機感光晶元的尺寸大小是影響畫質很重要的一個因素,原因在於——更大的感光面積可以獲得較高的靈敏度、動態範圍和信噪比,進而能對圖像細節表現、色彩層次、畫面純凈度、曝光寬容度等產生良性影響。中高檔卡片機的畫質往往要比拍照手機的畫質好,這是因為前者使用的感光器尺寸更大;而數碼單反相機比一般卡片機的畫質好,很大程度上也是基於同一原因。需要說明的是,感光器大小雖然很關鍵,但影響畫質的因素和器件還有像素數、圖像處理器、鏡頭配置等多方面,消費者在選購時應結合自己的需求以及相機的實際拍攝表現加以綜合考量。

    二、鏡頭焦距的差別:在《數碼相機入門 成像原理關鍵詞·上》[作者: 劉恩惠 ] 中我們已經講到過,感光器尺寸、鏡頭焦距以及成像視野三者間關係密切——理論上,不同尺寸的感光器在相同焦距下所能捕獲到的視野範圍是有差異的;換句話說,不同尺寸的感光器想要獲得相同的視野範圍,要由不同的焦距來實現。為了有一個便於比較的統一標準,業內便以全畫幅相機的焦距參數作為基準,進而出現了「等效焦距」和「等效係數」(也被稱為「折算係數」、「轉換係數」)這兩個概念。

    舉一個簡單的例子——4/3畫幅的感光體寬度約為全畫幅的1/2,因此其等效焦距係數就是2x;具體到實際應用中,在完全相同的拍攝位置、面對完全一致的拍攝場景時,4/3畫幅搭配25mm鏡頭所能獲得的視野範圍,與全畫幅相機搭載50mm鏡頭所能獲得的視野範圍大致相當;在這個例子中,對4/3畫幅而言,25mm是鏡頭的物理焦距,50mm是等效焦距。由於數碼相機感光器尺寸不一,各類畫幅的等效係數也是不同的,APS-C畫幅是1.5x或1.6x、APS-H是1.3x、CX是2.7x。另外需要注意的是,各類相機鏡頭上標註的焦距通常都是物理焦距,用戶在購買時要留意相關的產品說明,廠方一般會在宣傳資料中註明該鏡頭的等效焦距。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]相機鏡頭上標註的焦距指標

    三、景深差別:畫幅較小的感光器無法獲得較淺的景深。許多初入門者都會產生類似的疑問——為什麼我的卡片機拍不出單反機那種強烈的「主體突出、背景虛化」效果?原因之一就是因為卡片機使用的感光器太小。如果您非常看重「背虛」,那麼儘可能選購大畫幅相機是沒錯的,但須記住一點——虛化程度的大小不僅僅與感光器面積有關,還牽涉到光圈係數、鏡頭焦距、拍攝距離等因素。

    四、機身體積差別:理論上,使用的感光器尺寸越小,產品就可以設計得越小巧、越輕薄。譬如,基於控制體積的考慮,拍照手機使用的圖像感應器就往往非常之小。對於數碼相機而言,感光器尺寸與機身體積大小在大部分例子中也是成正比的;譬如使用全畫幅感應器的數碼單反相機,通常比使用APS-C畫幅感應器的同類產品塊頭更大;又譬如賓得為了儘可能縮小PENTAX Q的體積,為其搭載了一款1/2.3英寸的微型感光器。但影響相機體積的因素還有取景方式、監控屏規格、電池倉大小等等複雜因素,因此使用同等大小感光器的兩款相機,外形尺寸上卻可能差別巨大;譬如新興的微單相機與傳統入門級數碼單反相機兩者的比對就是最好的例證。此外,畫幅的大小也會對鏡頭的大小產生影響,由於牽涉因素更為複雜,本篇暫不展開。

    畫幅尺寸雖然關鍵,但入門愛好者同樣需要了解,畫幅大小並不一定和下面兩個重要指標有存在必然的關聯:

    一、不一定和像素高低有關:有很多朋友可能會認為畫幅越大像素就一定越高,在早幾年,情況的確如此,但放眼如今的數碼相機市場,畫幅和像素之間已不存在絕對的正比關係。譬如佳能最新推出的旗艦型號EOS-1D X採用了1800像素的全畫幅感光器,而索尼之前推出的單電旗艦a77則使用了2430萬像素的APS-C畫幅感光器;前者畫幅大像素數卻反而少。出現這一現象,與部分相機廠商對像素值追求的「退燒」有一定關係。我們知道,像素雖然可以提高圖像輸出的解析度、解析度,但過密的像素會讓像素間距變小,從而導致圖像信號品質劣化;當像素達到一定指標後,對大多數普通用戶而言,數字圖像輸出質量的主要瓶頸便不再是像素不足的問題。因此,在一定的畫幅下,如何取得像素與畫質間的平衡,這是民用相機廠商目前最需要花功夫解決的問題;各大品牌的策略和優勢不同,產品訴求和定位也各有側重,出現迥異的設計思路也就不足為奇了。這種差別沒有好壞之分,因為其各自對應的市場和用戶是不同的。

    二、不一定和感光度高低有關:目前大部分消費類數碼相機的ISO上限為3200-6400,而全畫幅數碼單反的ISO上限已經達到51200(可擴展至204800),這是不是說明感光器的畫幅指標與其感光度指標一定成正比呢?讓我們再來看看使用中畫幅感應器的賓得645D感光度上限是多少?ISO1600。可見,畫幅大未必感光度就一定高。其實一款數碼相機的感光度指標不僅僅取決於感光器的畫幅,也與其像素密度直接有關;賓得645D的畫幅雖然大,但像素達到了4000萬之多,要保證其高感光度下的畫質表現無疑頗具難度;更重要的是,高感光度並非廠方設計這款產品的主要訴求點,因此其較窄的ISO設定範圍也就完全可以被理解了。

    綜合上述兩點我們就可以得出結論:畫幅面積較大的感光器在圖像輸出品質方面通常優勢顯著——如果追求高解析度,大畫幅感光器的面積優勢無疑使其可容納的像素點更多;如果追求高感光度畫面純凈度,在像素相同的前提下,大畫幅的像素間距會更寬(單個像素的面積更大),理論上畫質會越好。而隨著機內後期降噪技術的日漸成熟,高像素與高感畫面純凈度之間在一定程度上也是可以取得相對平衡的;而有些相機還可以通過調整感光器的工作機制,用降低像素的方式來提升高感畫質。

    ●按圖像感應器支持的畫幅長寬比例分

    數碼相機的畫幅長寬比例主要分3:2和4:3兩大類,3:2標準源於35mm膠片的尺寸,而4:3標準則是遵循了早年電視機熒幕和電腦顯示器的長寬比。大致上,1/x英寸小型圖像感應器、4/3畫幅的長寬比通常是4:3;全畫幅、APS-C畫幅、APS-H畫幅、Nikon CX畫幅長寬比均為3:2;中畫幅相機則標準各異,譬如賓得645D是4:3,而徠卡S2則是3:2。

    除了3:2和4:3,我們還可以看到很多數碼相機目前都支持16:9畫幅。16:9的長寬比已被證明是最符合人眼視野範圍的設計,在電影、高清數字電視、計算機顯示器紛紛轉向寬屏設計時,數碼相機自然也順應了潮流。但需要說明的是,支持16:9畫幅不代表相機的圖像感應器的物理長寬比也是16:9,大多數產品是靠遮蔽感光器上下兩端部分有效感光面積來實現寬畫幅的。不過也有少數例外,譬如松下早前的Lumix DMC-LX2使用的就是16:9長寬比的CCD感光器,而它的後續型號「劉小三」和「劉小五」(Lumix DMC-LX3和LX5)又有所改變——它們使用的感光器長寬比為3:2,通過採用冗餘設計來實現所謂的「原生16:9畫幅」或「真16:9模式」。通過下面這幅圖,我們就可以理解感光器冗餘設計的意義——同一款相機在使用16:9畫幅時,可以獲得比4:3和3:2畫幅更寬廣的水平視野範圍;而那些靠遮蔽部分有效感光面積實現寬畫幅的產品,無論採用哪種比例的畫幅,水平視野都是相同的。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]感光器冗餘設計的示意圖

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]擁有「原生16:9畫幅」的松下Lumix DMC-LX5相機在16:9模式下拍攝的寬幅照片製造商=PANASONIC;型號=DMC-LX5;焦距=16毫米;日期=2011.09.28 15:54:56;光圈=F5.0;測光模式=模式;感光度=ISO80;曝光補償=0.0EV;曝光時間=10/8000秒;曝光程序=風景模式

    除了16:9之外還有1:1畫幅(在某些相機設置中被稱之為6x6);這一比例其實源於中畫幅相機的正方形感光片(120膠片機中的60mm×60mm片幅)。在膠片時代,使用正方形畫幅的最大好處在於可以最大限度地利用鏡頭的成像圈,但在數碼相機上,正方形畫幅都是通過遮蔽感光器左右兩端部分有效感光面積達成的。

    3:2、4:3、16:9、1:1這四種畫幅比例在數碼相機上各有用武之地,譬如拍攝廣角風景時,使用16:9畫幅可以凸顯場面的寬闊感;拍攝人像並進行豎向構圖時,4:3會比3:2顯得更為協調;而在拍攝對稱場景時,正方形畫幅又有自己獨特的優勢……相關知識,我們將在以後的篇章中為大家詳細介紹。

    隨著技術的發展,目前有越來越多的數碼相機開始支持「全景拍攝」功能,也就是通過快速的連續轉動拍攝並由機內圖像處理器進行裁剪和拼接,最終輸出長卷式的超寬幅全景圖像。對於記錄大場景來說,這無疑是一個非常實用的功能。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]Sony 索尼 NEX-5N 微型可換鏡頭數碼相機-實拍-西藏行-全景拍攝-羊卓雍錯製造商=SONY;型號=NEX-5N;焦距=18毫米;日期=2011.09.30 11:13:18;光圈=F11.0;測光模式=模式;感光度=ISO100;曝光補償=-0.3EV;曝光時間=1/250秒;曝光程序=程序模式五[詳解「防抖」]按照原本的計劃,本篇應該繼續和大家一起「鏡頭大閱兵」,但在撰寫到「按鏡頭是否支持防抖分」這部分內容時,我們發現「防抖」是一個可以單獨列出來細講的章節,因此決定臨時調整一下。數碼相機為什麼要有防抖功能?防抖又是通過何種途徑實現的?目前主要有哪些防抖技術?防抖功能在選購、使用中需要注意哪些要領?讓我們逐一解開這些問題的答案。

    ●抖動的產生與安全快門速度

    無論新手還是老鳥,在光線條件欠佳且使用手持方式拍攝照片時,即便對焦準確也難免會把照片「拍糊」——在這類不太理想的作品中,圖像或多或少帶有一些影響清晰度的疊影、拖影,程度輕微時則表現為圖像銳度下降。之所以產生上述這類情況,一方面可能是因為被攝物體狀態不穩定,另一方面也可能源自拍攝者自身的問題——通俗而簡單地講,就是因為攝影師在拍攝的瞬間「手抖」、「手震」或「手顫」。事實上,對於大多數普通人來說,再怎麼屏氣凝神、苦練氣功,抖動或晃動都是難以避免的;因此問題的關鍵在於:何種條件下,這種抖動會造成照片的模糊?對此我們給出一個相對比較嚴謹的解釋:拍攝時相機的快門參數未能達到足夠的手持安全速度,相機的晃動導致光路出現偏差,最終成像效果就會發生虛糊或銳度下降。而如何最大限度地避免這種情況的發生,或者說降低其發生概率,正是本篇所述內容的重點。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]正常拍攝的清晰影像與發生抖動後產生的虛糊影像對比

    什麼是「安全快門速度」呢?首先必須明確,「安全快門速度」這個概念是基於手持拍攝而言的,簡單地解釋是:在手持照相機進行拍攝時,可以基本保證照片清晰、銳利的最低快門速度;當相機被安置在三腳架上時,是無所謂「安全快門」的。其次,安全快門速度並不是一個固定值,而是一個變數——它隨拍攝焦距的改變而改變,常見的計算公式是:安全快門速度=等效焦距的倒數;按照這一公式,在全畫幅相機上使用50mm鏡頭進行拍攝時,安全快門速度就是1/50秒;也就是說,只有在快門速度高於1/50秒時,才能基本確保拍攝結果不容易因手、手臂的抖動而發生虛糊。最後一點,安全快門速度作為一種約定俗成的經驗法則,雖然具有一定參考價值,但用戶也不必完全拘泥於上述公式,因為並不是使用低於安全快門速度進行拍攝的照片就一定會糊掉(有時候即便發生輕微晃動,也不會很明顯地影響到照片的觀賞效果),而在顛簸搖晃比較劇烈的環境下,即便使用安全快門速度拍攝也未必能確保每一張照片都完全清晰。

    其實,每位攝影師的手持穩定性往往存在差異,與握持方式、身體姿勢甚至是按下快門瞬間的情緒是否平穩也有關;還可能和所持相機的大小、重量、握持手感有一定聯繫。因此,與其糾結於理論上的安全快門速度,不如掌握正確的相機握持方式、使用合理的拍攝姿勢並靈活應用曝光技巧。

    ●防抖技術的分類及功效

    雖然「安全快門速度」的計算公式並不需要絕對遵循,但在光線條件不足、相機快門速度低於一定參數時,手持拍攝難度會有所增加,這是毋庸質疑的;而且鏡頭焦距越長,對拍攝者握持穩定性的要求越高,這也是客觀規律。克服這一潛在風險最直接的方法,不外乎通過調高感光度、調大光圈的方法來實現快門加速;但調高感光度往往會導致圖像噪點增多、畫面品質下降,而光圈縮放則會影響景深(而且某些時候即便光圈已經被調到最大,用戶依然還是會受到抖動的困擾),兩種途徑都有局限。由此,為加強相機手持拍攝的成功率,各大影像廠商紛紛為自己的相機或鏡頭產品研發、搭載了各類「防抖」、「防震」、「減震」裝置(也常被稱之為「圖像穩定」或「影像穩定」功能),藉此提高產品競爭力。

    從實現方式上看,此類功能分為「數碼防抖(有些也被稱為「電子防抖」)」和「光學防抖」兩大類。數碼(電子)防抖的實現方式各不相同:有些是通過相機內部晶元的運算對拍攝結果進行後期處理從而使照片看上去更「清晰」(但實際上對畫質也起到了一定的破壞作用),有些則乾脆直接通過拔高感光度的方式來實現快門加速(這類功能也被稱為「高感防抖」)。上述兩種數碼(電子)防抖對圖像品質無疑都會造成明顯的劣化,效果可謂「有得有失」,而目前還有一種較為先進的數碼(電子)防抖,即「多幀合成」——相機在指定模式下會以相對安全的快門速度及較高感光度同時拍攝多張照片,然後利用圖像處理器對照片數據進行合成、降噪,從而獲得畫面清晰度與純凈度之間的平衡;索尼部分相機中的「動作防抖模式」便是此類技術的代表,下面這張照片就是成功應用該項功能的拍攝實例:

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]Sony 索尼 NEX-5N 微型可換鏡頭數碼相機-實拍-西藏行-米拉山口氂牛雕塑製造商=SONY;型號=NEX-5N;焦距=16毫米;日期=2011.09.27 07:29:07;光圈=F4.0;測光模式=模式;感光度=ISO6400;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/250秒;曝光程序=程序模式

    相比數碼(電子)防抖,光學防抖技術的歷史要更長一些。全球第一台帶有防抖功能的照相機是尼康公司1994年發布的「NIKON Zoom 700 VR QD(北美地區型號為:Zoom-Touch 105 VR QD)」,這款鏡身一體化微型傻瓜式膠片相機的鏡頭內部首次搭載了Vibration Reduction(減震)組件;到了1995年,另一家影像巨頭佳能,發布了全球第一支帶有防抖圖像穩定器的可交換式鏡頭「EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM」,在業界廣受讚譽;2003年,美能達公司推出DiMAGE A1,這是世界上第一台支持光學防抖功能的數碼相機;2004年,柯尼卡美能達又發布了帶有AS(Anti-Shake)功能的MAXXUM 7D,開創了防抖數碼單反機身的先河。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]尼康 NIKON Zoom 700 VR QD(Zoom-Touch 105 VR QD)相機尼康公司出品的全球第一台帶有防抖功能的照相機(1994年),圖片取自dcview網站

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]佳能 Canon EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM鏡頭佳能公司研發的全球第一支帶有防抖圖像穩定器的可交換式鏡頭(1995年)

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]美能達 Minolta DiMAGE A1數碼相機

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]柯尼卡美能達 Konica Minolta MAXXUM 7D數碼單反相機

    在照相機進入數碼時代後,光學圖像穩定技術開始分「機身防抖」和「鏡頭防抖」兩大陣營並延續至今(也有一些觀點認為,機身防抖不屬於光學防抖行列,而應單獨歸為一類),區分它們的標誌很簡單,就看圖像穩定裝置位於相機機身內還是位於鏡頭內。「機身防抖」的核心是帶有圖像穩定功能的感測器組件,因此也被稱為「感測器防抖」或「感光器防抖」,譬如上面提到的DiMAGE A1和MAXXUM 7D便屬於這一類型;「鏡頭防抖」則通過鏡頭中的專用浮動鏡片來實現,尼康ZOOM 700 VR QD和佳能EF 75-300mm f/4-5.6 IS USM均屬此類。其實兩者的基本工作原理相類似——它們都是以陀螺儀感測器或加速度感測器來感應相機抖動,再通過微處理器快速運算並驅動相關組件做反向位移來抵消抖動影響,從而達到矯正偏移光路、使圖像保持清晰的目的。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]帶有防抖功能的圖像感測器組件

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    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]騰龍鏡頭光學防抖組件結構示意圖

    雖然光學防抖功能可有效提升手持拍攝的成功率,但圖像穩定技術並不能完全杜絕「手抖」所導致的照片虛糊,它只能在一定範圍內起到作用,因為光學防抖系統有其自身能效的極限。我們會看到一些相機或鏡頭在宣傳資料中標稱:防抖模式下「相當於提高4級快門」,這句話如何理解呢?事實上,進行拍攝時相機的快門速度並不會因為防抖功能的開啟而發生改變,其實際含義是——相機的安全快門速度能因此降低4級。譬如在某一焦距下,拍攝者原本需要1/125秒的快門速度才能保證畫面不受抖動等因素的影響,但在防抖開啟後可能只需要1/8秒便能獲得相對清晰的圖像,在光線條件欠佳的拍攝環境下無疑是非常實用的功能。當然,這僅僅是理論上的數據,代表防抖功能開啟或關閉狀態下,使用1/125秒或1/8秒快門速度時拍攝效果受抖動影響的概率基本一致,並不是說開啟防抖功能就一定能保證照片效果的完美。

    ●「機身防抖」、「鏡頭防抖」和「雙重防抖」

    「機身防抖」和「鏡頭防抖」究竟孰優孰劣呢?對於可換鏡頭數碼相機而言,機身防抖的優勢在於「一勞永逸」——只要購買的相機其感光器組件支持圖像穩定功能,無論採用何種鏡頭,都可以實現光學防抖;反之,如果相機機身不支持防抖,那麼只能通過使用帶圖像穩定功的鏡頭才能有效提高手持拍攝的成功率。鏡頭防抖的成本雖然更高,但也有自己的優勢——攝影師可以直接從相機的光學取景器內即時察覺到防抖的效果,從而有效提高取景的舒適度與精確性(尤其在使用長焦鏡頭時),這是機身防抖無法實現的。當然,這一差異只在數碼單反類產品上採用光學取景器時才會有所體現,使用電子取景時機身防抖的效果也能同步呈現在屏幕上(但對於採用專用實時取景[LiveView]晶元實現屏幕取景的部分索尼單反機型,無法實現同步)。

    那麼在實際防抖效果上,誰更勝一籌呢?有人認為鏡頭防抖的效果更好,因為廠家可以按照每支鏡頭的特點有針對性地採取經過優化的防抖設計;當然,也有觀點支持兩者差距並不明顯。問題的關鍵是,對於類似的爭論,並沒有比較客觀而理想的測試對比方法可以加以檢驗,而且我們認為即便進行對比,也應該具體到產品進行分析,單純討論兩種技術的優劣沒有太大意義,這裡便不多展開。

    目前市面上有些相機號稱採用「雙重防抖技術」,這或許會讓一些朋友產生疑問——「雙重防抖」是不是意味著它既支持「機身防抖」又支持「鏡頭防抖」呢?答案是否定的。無論哪種類型的數碼相機一律都只會搭載一個光學防抖組件,使用機身防抖的機型不會或者說不宜再採用鏡頭防抖,反之亦然。而所謂「雙重防抖」的含義,不同的品牌對此會有不同的解釋。譬如佳能的雙重防抖是指可以同時補償相機的「傾斜抖動(角抖動)」和「平移抖動(水平抖動)」,以此改善微距鏡頭或微距拍攝模式下的防抖效果;而另有一些品牌將雙重防抖定義為「光學防抖」+「數碼(電子)防抖」,即相機本身支持光學防抖,同時在必要時還會啟動數碼(電子)防抖機制,通常就是自動提高感光度。

    當然,我們並不反對廠家用提高感光度的方式來「強化」防抖效果,因為在某些環境下,「光學防抖」的確不能徹底解決問題。奧林巴斯的旗艦級消費類便攜相機XZ-1就是現成的例子,這款產品支持「光學防抖」且穩定效果良好,但在試用時我們也發現,光線不夠充足時XZ-1在某些模式下「出糊片」的概率有點高;最終我們找到了問題的根源——廠家為其設計的自動曝光機制存在缺陷:為確保畫質刻意降低部分自動模式下高感光度出現的頻率,且將安全快門速度定為誇張的1/2秒。顯然,對於初學者而言,這並不是一個合理的設計,光線條件欠佳時適當提高感光度還是有必要的;因為如果必須在「虛糊」和「噪點」之間做一個選擇,大多數人還是會傾向於後者。如果兩個缺陷你都無法忍受,那麼還是選擇三腳架吧。

  • 擴展閱讀:《奧林巴斯XZ-1相機「頑固症」探究及數碼濾鏡實拍樣張展示 》[作者: 劉恩惠 ]
  • ●關於防抖鏡頭

    鑒於光學防抖具有較強的實用性,因此目前新推出的數碼相機大都支持這一功能;而在實現方式上,「機身防抖」和「鏡頭防抖」各佔一定份額。對於鏡身一體化相機而言,搭載哪種防抖模式可以是個無關緊要的問題,但對於可換鏡頭相機而言,消費者卻有必要了解一下不同品牌產品具體採用的類型,以便在選購和使用時做到心中有數。

    目前幾大主流數碼相機品牌里,佳能、尼康、松下、三星的可換鏡頭相機採用鏡頭防抖(但有消息稱,三星計劃在後續的NX系統上改用機身防抖技術);奧林巴斯、賓得採用機身防抖;而索尼的a系列數碼單反、單電相機採用機身防抖(Steady Shot),其NEX系列微單相機則採用鏡頭防抖(索尼在自己的語言體系內,把機身防抖技術稱為「電子防抖」,而將鏡頭防抖稱為「光學防抖」);還有剛剛重返可換鏡數碼相機大家庭的富士,其新推出的X-Pro1使用的是鏡頭防抖。順便提一下貴族品牌徠卡,它的M系列和S系列可換鏡頭相機以及相關鏡頭群,目前均不支持任何形式的光學防抖。

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    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]支持光學防抖功能的尼康 AF-S Nikkor 24-120mm f/4G ED VR鏡頭

    前面我們已經談到過,機身防抖和鏡頭防抖通常不會在一台相機上重疊使用,所以在採用機身防抖模式的可換鏡頭相機體系內,其鏡頭部分大多不會再帶有防抖功能;當然也會有一些特例,譬如SIGMA就曾發布過帶有防抖功能的SONY a卡口單反鏡頭,還有M4/3體系中松下部分帶防抖組件的鏡頭也可以安裝在擁有機身防抖功能的奧林巴斯機身上。而採用鏡頭防抖模式的話,是否支持防抖則完全要看安裝在機身上的鏡頭本身有沒有帶圖像穩定器;並不是每一支鏡頭都會搭載防抖組件,廠家通常會根據產品的焦段、用途、定位來決定是否為其設計防抖功能;譬如使用超廣角和廣角鏡頭時,安全快門速度相對比較低,通常不會加上此類功能(但也有例外,如尼康的AF-S NIKKOR 16-35mm f/4G ED VR鏡頭)。當然,如今防抖鏡頭的普及度已經很高,雖然圖像穩定技術一度是高端鏡頭的專利,但隨著市場的發展、競爭的加劇,各大廠家都逐步將這一功能下放到自己的入門級產品線上。

    點這裡,查看相關資料 [收藏此圖] [查看相關的圖片]高性價比廉價防抖鏡頭的代表——佳能EF-S 55-250mm f/4-5.6 IS

    防抖鏡頭的圖像穩定器組件通常由抖動感應檢測系統、驅動控制系統和補償振動鏡片組成,結構上各家都差不多。而一支鏡頭是否帶有防抖功能其實也不難識別——生產廠家會在其型號中加入指定的字母縮寫:佳能是「IS」,尼康是「VR」,松下是「MEGA O.I.S」,三星是「OIS」,索尼E卡口是「OSS」,適馬是「OS」,騰龍是「VC」。

    ●防抖功能選購、使用要領

    本篇的最後,讓我們一起來總結一下有關防抖功能的幾項選購、使用要領:

  • 1、某些低端產品雖然號稱自己支持防抖功能,但很有可能採用的是數碼防抖,初學者應儘可能選擇帶有光學防抖功能的相機;當然,擁有光學防抖+數碼(電子)防抖更好。2、使用三腳架時,應儘可能關閉相機或鏡頭的光學防抖功能,否則圖像清晰度可能反而會受到影響;當然,如果在極端天氣環境下,相機處於三腳架上時仍有輕微搖晃,那麼無須關閉防抖;另有一些產品帶自動感應功能,當相機置於腳架上時會自動關閉防抖。3、大多數光學防抖鏡頭的圖像穩定組件在啟動後會持續發出類似「吱吱」的輕微工作噪音,這是正常現象,不要因此懷疑鏡頭出了質量問題。4、使用可換鏡頭相機進行手持拍攝時,如果機身和鏡頭都支持光學防抖功能,應該關閉其中一個;如果讓雙方都處於工作狀態,非但不會起到「雙重防抖」或「防抖加強」的作用,反倒可能會讓拍出來的照片更模糊。5、光學防抖不是萬能的,如果在光線不夠充足時,即使開啟防抖且經反覆實踐仍舊無法獲得清晰成像時,應考慮使用更大光圈或更高感光度,無論如何這兩個指標都是最直接有效的「防抖」。6、除依託拍攝器材自身的防抖功能外,切勿忽視正確拍攝技巧的演練,內外結合才能所向披靡!

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