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  • CCD成像質(zhì)量探秘

    作者:佚名 來源:本站整理 時(shí)間:2011-10-08 01:00 閱讀:1205 [投稿]
    CCD技術(shù)所為人津津樂道的是像素級(jí)別的快速增長。每提高一個(gè)百萬級(jí)就被視為技術(shù)上的突破,從而帶來相機(jī)的更新?lián)Q代。不過CCD尺寸這一影響成像質(zhì)量的重大因素卻甚少有人提及,甚至連各生產(chǎn)廠商也秘而不宣。 究竟CCD的 ..
    CCD技術(shù)所為人津津樂道的是像素級(jí)別的快速增長。每提高一個(gè)百萬級(jí)就被視為技術(shù)上的突破,從而帶來相機(jī)的更新?lián)Q代。不過CCD尺寸這一影響成像質(zhì)量的重大因素卻甚少有人提及,甚至連各生產(chǎn)廠商也秘而不宣。
    究竟CCD的尺寸大小對(duì)成像質(zhì)量影響有多大?客觀地說,決定一部DC成像質(zhì)量好壞的幾大要素:曝光寬容度、信噪比、鏡頭焦距、入瞳孔徑,無不與CCD尺寸密切相關(guān)。
    CCD的感光元件MOS好比可以用來儲(chǔ)存電荷的桶,這個(gè)桶能容納電荷的極限表明了CCD的動(dòng)態(tài)范圍,也就是曝光寬容度。CCD尺寸的大小直接決定了MOS的體積。同尺寸CCD,當(dāng)MOS的體積增大,當(dāng)然這會(huì)造成CCD的像素?cái)?shù)相對(duì)減少,其容納電荷的能力就越強(qiáng),CCD的動(dòng)態(tài)范圍就加大,即曝光寬容度就大,從而CCD能感受到更細(xì)微的光線變化,拍出來的片子自然層次豐富。反之,當(dāng)MOS的體積減小,CCD的像素?cái)?shù)相對(duì)增加,儲(chǔ)存電荷的能力就下降,就很容易出現(xiàn)電荷溢出等現(xiàn)象,導(dǎo)致畫面出現(xiàn)噪點(diǎn)。所以,我們常發(fā)覺某一款DC的升級(jí)版,提高了CCD的分辨率,但CCD的尺寸卻沒變,拍出來的照片銳度提高了,但是信噪比下降,細(xì)節(jié)損失加重,整體的成像質(zhì)量反而下降了。不少數(shù)碼玩家甚至由此得出結(jié)論:選購DC、DV時(shí),在CCD尺寸相同的機(jī)型中要優(yōu)先挑選像素水平低的機(jī)器。
    DC的CCD尺寸,通常只有135膠卷大小的十幾到幾十分之一,由此決定了DC的鏡頭焦距很短。比較短的鏡頭的焦距,對(duì)拍攝有一定的限制作用:首先,根據(jù)光圈指數(shù)等于鏡頭焦距與入瞳直徑之比的原則,短焦距一方面限制了光圈的變化范圍,另一方面也使鏡頭直徑不可能做得太大,捕捉光線的性能因此受到影響。其次,鏡頭的焦距與CCD對(duì)角線長度有對(duì)應(yīng)關(guān)系,一般來說,焦距與對(duì)角線相等的是標(biāo)準(zhǔn)鏡頭,大于對(duì)角線長度的是遠(yuǎn)攝鏡頭,反之廣角鏡頭。CCD的小尺寸令DC很容易優(yōu)出長焦的遠(yuǎn)攝鏡頭,但是要縮短焦距形成廣角效果就相對(duì)因難。比如松下FZ1以4.6-55.2mm的焦距輕易實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于135相機(jī)420mm的12倍光學(xué)變焦,它所配備的CCD尺寸僅為1/3.2英寸,約合5.27mm×4.40mm,跟指甲蓋差不多大。另外,短焦距也令拍攝的景深受到了影響。CCD尺寸越小的DC越不容易拍出淺景深效果,解決之法唯有加大CCD的尺寸。
    CCD的“1/x英寸”標(biāo)注方法,也讓人迷惑。有人把它理解為CCD的對(duì)角線長度,結(jié)果算出來的CCD面積對(duì)真實(shí)的面積大出許多倍。按較專業(yè)的解釋,現(xiàn)在DC、DV上CCD尺寸標(biāo)注方式,是用過去的攝影機(jī)真空攝像管的對(duì)角線大小衡量方式,標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語叫“OF-Optical Format”(光學(xué)格式),單位:英寸。CCD的OF粗略的計(jì)算方式是:OF=對(duì)角線長度(mm)/16,比如1/1.8型(type)的CCD,1/1.8英寸是OF值,實(shí)際對(duì)角線長度為9.04mm。還有一種計(jì)算CCD對(duì)角線長度的方法,只要將鏡頭實(shí)際焦距除以35mm等效焦距后乘43(35mm底片對(duì)角線)即可。下面我們列出幾種常見的CCD尺寸以供參考:
    1. 全尺寸CCD(與135相機(jī)底片尺寸相同):大約為36mm×24mm(CONTAX N Digital、Kodak DCS pro 14n) 
    2. 大型CCD:23.7mm×15.6mm(Nikon D1X、Nikon D100) 
    3. 2/3型CCD:9.74mm×7.96mm(Nikon Coolpix 5700,5000、Minolta DiMAGE 7Hi、SONY DSC 717) 
    4. 1/1.8型CCD:8.1mm×6.64mm(Nikon Coolpix 4500、Canon G3、 Olympus 5050Z) 
    5. 1/2.7型CCD:6.17mm×5.17mm(Nikon Coolpix 3500、Canon IXUS V2, V3) 
    6. 1/3.2型CCD:5.27mm×4.40mm(Nikon Coolpix 2100)
    CCD尺寸的秘密
    比較起經(jīng)常被提到的“像素”,“CCD尺寸”的概念往往被忽略,其實(shí)在衡量數(shù)碼相機(jī)成像質(zhì)量時(shí),“CCD尺寸”是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。據(jù)專家介紹,CCD尺寸越大,相機(jī)成像質(zhì)量越好;在同樣大小CCD的情況下,像素太高,反而影響畫質(zhì)。通常CCD分為四種尺寸,由大到小依次為:APS、2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸,其中APS尺寸用于數(shù)碼單反相機(jī),消費(fèi)者在選購相機(jī)時(shí),應(yīng)該先據(jù)此了解一下該相機(jī)標(biāo)注出的CCD尺寸。
    在單位面積的CCD上,像素越高,理論上其所形成的圖像精度也就越高,但這僅僅是理論上的說法。隨著CCD上像素的增多,每個(gè)感光元素的面積也就越小,結(jié)果使得圖像出現(xiàn)噪音的可能性也增多。要使得圖像在CCD上得到精確的圖像,還需要有一個(gè)高分辨率的鏡頭。如果沒有一個(gè)高分辨率的鏡頭,就無法滿足相機(jī)成像的需要。這就是為什么有些400萬、500萬像素的數(shù)碼相機(jī),其精度還不如一個(gè)300萬像素相機(jī)的原因了。
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