单反相机感光元件按感光元件的大小可分为哪几类

  面对多达几十种的品牌、上芉款型号的产品以及不计其数的经销商,消费者该如何选择适合自己的数码相机产品呢今天我们结合前面的数码相机横向评测以及前沿技术的内容,从影像核心感光元件(和CMOS)的角度帮助大家选择适合自己的数码相机产品

  在数码相机中有3个核心部件直接影响画质,它們分别是、感光元件和提到数码相机的感光元件我们首先要了解CCD和CMOS这 两个名词,它们是数码相机用来感光成像的部件相当于光学传统楿机中的胶卷。感光器件的面积越大也教师CCD/CMOS面积越大,相同时间段中捕获的光 线就越多感光性能就越好,信噪比越高

感光元件的尺団影响成像效果的关键因素

感光元件的尺寸影响成像效果的关键因素

  感光元件的尺寸是影响感光元件成像效果的一个关键因素。传统嘚照相机胶卷尺寸为35mm35mm为胶卷的宽度(包括齿孔部分),35mm胶卷 的感光面积为36mmx24mm(长x宽)换算到数码相机,感光面积的对角长度越接近35mmCCD/CMOS尺寸就越大。在单反数码相机中很多都 是拥有接近35mm对角线长度的CCD/CMOS,例如尼康的DX幅面传感器尺寸面积达到23.6mmx15.8mm,比消费级数码相机要大很多而佳 能EOS 1Ds系列和尼康FX系列的传感器尺寸为36mmx24mm,达到了35mm胶卷的成像面积称之为全画幅相机,当然成像质量也相对较好

  现在市面上的消费级数码相機的感光元件主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/2.3英寸等几种。传感器尺寸越大感光面积越 大,成像效果越好比如1/1.8英寸的300万像素相机效果通常恏于1/2.7英寸的400万像素相机。而相同尺寸的CCD/CMOS像素增加固然是件 好事但这也会导致单个像素的感光面积缩小,有曝光不足的可能但如果在增加CCD/CMOS像素量的同时,维持现有的图像质量就必须在至少维持单个像 素面积不减小的基础上增大CCD/CMOS的总面积。

  CCD(电荷耦合元件Charge-coupled Device)是一种半导體器件,能够把光学影像转化为数字信号它具有的优点很多,其中包括灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等下面簡单说说CCD感光元件的基本特征。
采 用CCD的数码单反相机感光元件图像饱和度较高,图像较为锐利质感更加真实,尤其是在低感光度下荿像有良好的表现。但是从目前数码单反相机感光元件的表现来 看,CCD的噪点随着感光度的升高而增加较快高感光度下的噪点控制并不昰CCD传感器的强项。也就是说CCD传感器的优势表现在低感光度下这时候能充 分发挥CCD传感器的优势,比如色彩鲜艳图像质感鲜活等等CCD的另一個特点是,它的表面更容易形成静电场所以更容易吸附灰尘。所以对于采用CCD 传感器的数码单反相机感光元件来说,防尘措施必不可少甚至要定期进行清理。目前市场上主流的数码单反相机感光元件中,采用CCD传感器的数码单反相机感光元件包括尼康 D40/D40X、D60D80,D200索尼a100/200/300/350。

  说到CCD技术就不得不提到富士及其Super CCD产品目前最新的Super CCD EXR技术已被应用于众多富士数码相机中。EXR技术可以达到超高分辨率、超宽动态范围、高感光度和低噪点的效果

  Super CCD是由富士公司独家推出的,它并没有采用常规正方形二极管而是使用了一种八边形的二极管,像素以蜂窝狀形式排列并且单位像素的面积要比传统的 CCD大。将像素旋转45度排列的结果能提高单像素的受光面积也就是感光的效率比较高,效率增加之后会使感光性、信噪比和动态范围都有所提高富士公司 宣称,Super CCD可以实现相当于ISO 800的高感度信噪比比以往增加30%左右,色彩表现也大幅妀善电量消耗减少了许多。而Super CCD EXR技术就是在原有的Super CCD技术基础上将斜向45度两个相邻的像素点设计成相同颜色,既减少了邻近像素色彩之间嘚干扰也给采用像素合并提高感光度提供了可能。EXR可以通 过合并邻近像素实现感光能力的提高从而达到更高的感光度。更重要的是甴于斜向邻近像素采用相同颜色,这样在像素合并的时候就可以从根本上避免传统结构 CCD在高感光度时容易出现的杂色现象大幅提高EXR在高感光下拍摄照片的画质。提高画面动态范围是EXR的又一特色EXR采用了两组通道同时捕捉入 射光线,两组通道的感光单元面积完全相同并分別对亮部和暗部计算曝光,最后通过类似Photoshop的图层合并概念将两个通道取得的图像完美合并得 到一张拥有较宽动态范围的照片。

  CMOS的特性在某些程度上跟CCD完全相反CMOS传感器在低感光度下的成像也非常干净,但是采用CMOS传感器的数码单反相机感光元件成像看上 去偏灰(在不调整的情况下),色彩饱和度较低质感和锐度的表现也要稍逊一筹。目前大多数CMOS具备硬件降噪机制因此噪点随着感光度的升高增加较慢。 哃时在高感光度下,CMOS传感器噪点控制表现反而好过CCD传感器佳能的全系列数码单反相机感光元件均采用CMOS传感器,这也是佳能的数码单反楿机感光元件在高感 光度下表现较好的一个原因而尼康D300、D700、D3系列,索尼α700、宾得K20D、三星GX-20等采用CMOS传感器的数码单反相机感光元件在高感 光喥下也有较好的表现CMOS的另一个优点是数据读取速度快,因此那些连拍速度较快的数码单反相机感光元件都采用CMOS传感器另外,CMOS相对CCD的功 耗较低除了省电以外,也相对不容易吸附灰尘

  Exmor R CMOS背面照明技术感光元件,改善了传统CMOS感光元件的感光度Exmor R CMOS采用了与传统CMOS的设计顺序囸好相反,向没有布线层的一面照射光线的背面照射技术由于不受金属线路和晶体管的防碍,开口率(光电转换部分在 一个像素中所占的媔积比例)可提高近100%与其以往1.75μm间隔的表面照射产品相比,背面照射产品在灵敏度(S/N)上具有很大优势在信噪比方 面,背照式CMOS影像传感器实現了高画质在实现了低噪点的同时,提高了接近2倍的灵敏度因此新开发的CMOS影像传感器的信噪比提高了+8dB(灵 敏度提高+6dB,噪音下降-2dB)同时,Exmor R CMOS傳感器自身的噪点也很低即使是在全黑环境下,该传感器的抑噪水平也比传统表面照射型更好其噪点比过去的产品要低2dB。从技术角度仩看使用 背照式CMOS可以在高感光度条件下很好地抑制噪点。使用背照式的主要产品包括索尼DSC-TX1、理光CX3以及富士FINEPIX HS11等

  说到CMOS技术不得不提到嘚是适马特殊的Foveon X3技术,它是全球第一款通过分层的方式捕捉全部色彩的图像传感器阵列一般采用CCD或者CMOS的数码相机是在1个像素上通过在同┅平面上并排排列的 3个感光模块记录RGB3种颜色,而Foveon X3的1个像素上包含3层感光元件每层只记录RGB的1个颜色通道,这样在相同像素面积下Foveon X3的感光能力更强。传统的光电耦合器件只能感应光线强度不能感应色彩信息,需要通过滤色镜来感应色彩信息我们称之为Bayer滤镜。而Foveon X3在1个像素仩通过不同的色彩感应层最表面一层感应蓝色、第二层感应绿色,第三层感应红色它是根据硅对不同波长光线的吸收效应来分辨色彩,从而来实 现一个像素感应全部色彩信息的目的Foveon X3这项革新技术可以提供更加锐利的图像和更好的色彩,适用机型包括适马DP1、DP2以及SD14等机型

  在可更换镜头已经成为趋势的今天,松下和奥林巴斯的Live MOS也有着一定的影响了Live MOS感光器件在画面质量方面可以媲美全画幅CCD,功耗上则鈳媲美CMOS简化的电路使得光电二极管到微透镜的距离缩短,从而保证了优秀的灵敏度和大 入射角的画面质量在分辨率方面,Live Mos具有优秀的低照度性能特性;采用了低躁声技术降低颗粒性;简化了寄存器和其他电路,使得FFT-CCD感光二极管的感光面积更大提高了灵敏度和 提高响應速度;功耗大约是FFT-CCD的一半;简单的电路结构提高了整体的处理速度。现在的Live MOS感光器件主要在奥林巴斯和松下的全部可更换镜头数码相机Φ使用

      通过以上传感器种类和品牌的介绍,大家已经可以明白在现今的数码相机市场中,从传感器角度上来说CCD和CMOS的成像已经没有明顯的差距了,虽然在不同产品中所使用的传感器还有不同但选择不同传感器的主要原因是厂商出于成本方面的考虑。

  作为数码相机3夶核心元件之一的感光传感器它的质量会直接影响画质,对于传感器的坏点问题我们不得不说明大家可以按照下述方法检查一下自己 嘚数码相机是否有坏点问题。CCD坏点不是噪点它是指数码相机的成像元件中某个感光单元损坏,造成该点无法正常成像或者感光从而导致每张照片的同一固 定位置出现全白、全黑或某种颜色的斑点。但是一般我们很难检测CCD或者CMOS那么如何才能检查数码相机的坏点?直接用禸眼在数码相机小小的液晶显示 屏上看是很难分辨出坏点的即使将照片输入电脑通过肉眼往往也不容易发现坏点,这里我们就要用到专門测试数码相机坏点的软件Dead Pixel Test了

  为了避免噪点的干扰,可以把数码相机的ISO调整到最低光圈设置为最大光圈,关闭闪光灯、日期显示、防抖、防红眼灯等影像画质增强的功能拍 摄下全黑或者全白的影像。可以变换快门时间多拍摄几张进行比对在拍摄时还要注意的是,最好是开机一段时间以后进行拍摄因为有的坏点是在长时间使用后才 会出现,刚刚开机就进行拍摄往往不易发现。

  在电脑中运荇软件Dead Pixel Test中文版(在本期光盘中可以找到)在测试前我们要对坏点和噪点的检查范围进行设置,将“噪点界限数值”设定为“60”流明;“坏点堺限数值”设定 为“250”流明设置完毕后将之前采集的图片导入,测试软件程序会自动进行测试在“统计结果”右边便会出现坏点和噪點的测试数目。噪点不是问题但是 坏点是传感器的硬伤,大家也可以借此软件测试一下各个ISO值下,相机的噪点状况

  介绍过几款感光元件,我们来总结一下购买时如何来选择合适的感光元件。

  1.在主流数码相机中从成像质量、性能表现到功耗,CCD和CMOS成像已经没囿了其中哪种一定好的现象因此在购买时不需考虑在这个环节的选择。

  2.在像素相同条件下感光元件CCD/CMOS面积越大越好。因为感光元件媔积越大感光性能越好,信噪比越高暗部细节表现就越丰富,画面层次就越清晰照片的立体感就越强。

  3.小尺寸的感光元件在性能上也有可取之处 即“偷焦段”现象。由于感光元件的尺寸大小不同对镜头的焦段造成了很大影响,产生了一系列的折算系数例如,佳能全画幅和尼康FX全画幅的折算系数都 是1;佳能APS-H的折算系数为1.3佳能APS-C的折算系数为1.6;尼康DX幅面的折算系数为1.5;索尼折算系数为1.5;宾得折算系数为 1.53;奥林巴斯和松下的折算系数为2。该系数在广角端有弊无利无形中减小了广角的范围,但是在长焦端增加焦段如尼康70mm~200mm的镜头咹 装在FX全画幅单反相机感光元件中,焦段保持不变但是装配在系数为1.5的DX幅面单反相机感光元件中,其焦段直接变成了140mm~300mm

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  近年来运用在数码相机上嘚感光元件的尺寸大小越来越多样化。特别是近期已经很久没有在市面上见过的2/3英寸感光元件再次被富士活用,另外尼康还推出了全噺的1 英寸CMOS感光元件。现在市场上大概拥有135画幅、APS-C画幅、4/3系统、1英寸、2/3英寸、1/1.7英寸、1/2.3英寸多种规格的感光元件可谓是百花齐放的时代。

网站针对目前采用七种规格的感光元件的相机进行了简单的对比小编整理编译了相关内容以供网友们参考。

  众所周知一般感光元件嘚尺寸越大,每个像素的单位面积也越大感光性能就越好,就能记录更多的图像细节但是,由于背射型感光元件的出现以及图像处悝器的进化,使得小型的感光元件也能拍摄出优质的画面

  看到这也许大家感到有些困惑了吧,现在就让我们一起来对这七种不同规格的感光元件进行简单的对比吧比较的内容大致分为:远景拍摄时的解像度和灰度值;近景拍摄时的清晰度;以及高感光模式下的降噪能力。

  相机拍摄的设置要求如下:

  1、图像均采用JPEG格式、最大记录尺寸以及最低压缩格式存储白平衡设置为自动,其他参数均为默认值

  2、非高感光度对比的情况下,感光度均设置为基本值曝光模式选择为光圈优先。富士X10和佳能PowerShot S100可更换镜头数码相机均使用配套标准镜头。

  3、使用三脚架采用自动对焦。

  4、光圈设定值均为F8

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