年度盤點之感光元件技術的新發(fā)展

劉慶

2014年已經(jīng)走過，回首這一年出現(xiàn)的各種感光元件專利技術與新產(chǎn)品，大有膠片時代柯達、富士等廠商在底片性能上互相較勁的態(tài)勢。這對消費者來說一件好事情，只有存在良性競爭的市場，才能讓我們享受到更多物美價廉的產(chǎn)品。

需要特別說明的是，2014年的感光元件新技術、新產(chǎn)品在用戶定位方面的分化日趨顯著。此前的感光元件技術更側重于如何在單位面積內提供更多的像素（如微透鏡的小型化）、更高的信噪比（如無縫微透鏡、背照式結構）、更大的動態(tài)范圍（如暗部降噪、阱容擴增）或者更好的邊緣畫質（如邊緣微透鏡優(yōu)化布位）等?？偠灾?，這些都屬于性能層面的進步。對于普通拍攝者來說，或許并不容易感受到這些技術所帶來的影響。

而近兩年的感光元件新技術，則有了另一個新的發(fā)展方向：功能化。很多時候，新功能的引入在實際應用層面產(chǎn)生的影響還要遠在性能改進之上。

佳能全像素雙核CMOSAF技術

大有潛力的Z軸信息

全像素雙核（Dual Pixel）CMOS AF技術并不是2014年才出現(xiàn)的新技術，早在2013年7月，佳能70D就已經(jīng)搭載了這項技術。但筆者依然將它放在了功能篇的首位。一方面，佳能本年度的重量級產(chǎn)品7D Mark II也采用了該項技術;另一方面，全像素雙核CMOS AF具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ湮磥韮r值可能遠超大家想象。

關于全像素雙核CMOS AF技術的效果和工作原理，相信大家已經(jīng)非常熟悉了，它能為相機的實時取景和短片拍攝模式帶來平滑快速的自動對焦效果。除此之外，這項技術還有一個重要意義，就是讓一張照片終于有了完整的Z軸（深度）信息。我們知道，照片是二維的，也就是只有X、Y兩個軸的平面信息。由于全像素雙核CMOS AF技術的每個成像像素都兼有著測距能力，因此Z軸信息也被加入進來。說了半天，Z軸信息到底有什么作用呢？

最核心的價值就是幫助判斷所拍攝的物體是否處于同一平面。理論上，擁有Z軸信息的照片可以通過后期處理軟件進行3D建模，也就是將一張平面照片變得立體化，更貼近于人類感知、處理圖像的方式。假想一下，如果一張人像照片可以具備Z軸信息，電腦就能根據(jù)它來生成人物面部的三維模型。不需要高深的技巧和復雜的操作，一鍵完成如整容手術般精確的瘦臉效果將不再是夢想。除此之外，如果采樣速度足夠快，Z軸信息還能讓全景深照片合成變得更加高效準確。

可以說，全像素雙核CMOS AF技術是有可能在未來徹底改變我們攝影方式的。盡管它現(xiàn)在的表現(xiàn)已經(jīng)很令人驚訝，但筆者對于它的未來發(fā)展還有更高的期待。

圖像處理算法優(yōu)化

兼顧動態(tài)范圍

與質感表現(xiàn)

作為第二代3600萬像素單反相機，尼康D810除了取消光學低通濾鏡、提高連拍速度等改進外，圖像處理算法也得到了進一步優(yōu)化。如果您曾將D810與D800/D800E進行對比，不難發(fā)現(xiàn)D810的直出色彩和質感表現(xiàn)都變得更為討喜。

近兩年來，由索尼提供的感光元件已經(jīng)被證明具有非常良好的動態(tài)范圍表現(xiàn)。但在中間調的色階連續(xù)性和精度方面，佳能依然有自己的獨到之處。為了改善直出效果，尼康一方面通過擴大晶體管阱容來減少高光溢出的情況，另一方面則從圖像處理算法著手做出改進，將每個像素所捕捉的明度信息疊加-601的暗場值后再寫入RAW文件。說得更通俗一些，就是將色階輕微向左側推移一點，從而讓反應主體細節(jié)的部分能有更細膩的過渡。

尼康D810的優(yōu)化并不復雜，但卻非常行之有效，是一個很用心的改進。

4D對焦技術

大幅提升無反相機AF性能

如果說單反相機和無反相機兩類產(chǎn)品的最大差距是什么，筆者能想到的是體積、對焦性能和鏡頭資源。在今年，索尼A6000、三星NX1等新型無反相機先后登場，它們在對焦性能上有了明顯提升，這也讓單反相機、無反相機在性能上的差異變得越來越小。

所謂4D對焦技術，是在平面信息（2D）、景深信息（3D）的基礎上加入時間預測信息，它已經(jīng)被索尼應用在A6000、A5100兩款產(chǎn)品上。雖然名稱不同，但4D對焦技術的基本原理與佳能全像素雙核CMOS AF技術頗為相似的，都是通過整個感光元件區(qū)域來獲取被攝對象的Z軸數(shù)據(jù)和時間預判信息，從而輔助自動對焦系統(tǒng)獲得更好的性能表現(xiàn)。區(qū)別在于，佳能支持全像素雙核AF技術的感光元件，每個像素兼具成像和相位檢測兩種功能。優(yōu)點是不會造成畫質損失，缺點則是無法同時使用連續(xù)對焦和連拍功能。而索尼A5100/A6000則是在感光元件上放置了大量相位檢測專用像素，可以實現(xiàn)連續(xù)對焦的高速連拍（最高約每秒11張）。

作為拍攝者，筆者其實很想看到索尼的4D對焦技術與佳能的全像素雙核CMOS AF技術能擦出一些花火，讓兩種技術的優(yōu)點融匯在一起，帶來更強的性能和更實用的功能。但從現(xiàn)在的情況來看，兩者“互通有無”的可能性非常小。我們只能期待大家相互借鑒，讓各自的技術能有進一步提升。

全電子快門技術

降低人文街拍的侵略感

在機械相機時代，不少拍攝者還癡迷于富有金屬感的快門聲。隨著無反相機等小型化產(chǎn)品日趨流行，對于專業(yè)產(chǎn)品體積笨重、聲音響亮的傳統(tǒng)觀念也逐漸有所改觀。特別是對人文街拍、會議記錄等拍攝場景而言，越來越多的攝影師希望得到一臺聲量輕微甚至完全無聲的相機。

為了實現(xiàn)“輕聲”拍攝，以富士X100為代表的便攜相機使用了鏡間式快門。與常見的焦平面快門相比，鏡間快門的優(yōu)點是聲音小、震動輕，能實現(xiàn)更高的閃光燈同步速度;缺點則是在大光圈下很難實現(xiàn)高速快門，并且會造成鏡頭成本的全面上升。正因如此，鏡間快門多出現(xiàn)在固定鏡頭的便攜相機上。

至于可換鏡頭相機產(chǎn)品則選擇通過電子快門實現(xiàn)靜音拍攝。這其實也并非是新事物，在過去幾年中，松下Lumix G系列無反相機、尼康1系無反相機、尼康D4單反相機都提供了全靜音拍攝模式。與這些產(chǎn)品相比，本年度新品索尼α7S的意義則在于它是首款可以全靜音、全像素拍攝的全畫幅機型。并且，α7S還擁有非常優(yōu)秀的高感光成像質量，更加適合人文街拍、會議記錄等不便于使用閃光燈補光的拍攝題材。

從目前的情況看，全電子快門還有兩個限制。首先，它要求感光元件和影像處理器具有非常快的數(shù)據(jù)傳輸與處理性能。正因如此，目前提供全靜音拍攝的產(chǎn)品大多為1600萬像素以下的低像素機型。比如具有3600萬像素的索尼α7R，連全電子快門的前置條件“電子前簾” 快門都沒有實現(xiàn)。其次，消費類市場還罕有支持全域電子快門的產(chǎn)品。目前支持全電子快門的產(chǎn)品在拍攝高速運動的物體時（例如高爾夫球的揮桿動作），可能會出現(xiàn)直線物體被扭曲的情況。

雖然存在一些技術限制，但筆者依然對電子快門替代機械快門抱有很強的信心。全電子快門技術不但能降低人文街拍時的侵略感，同時還能幫助速度型相機獲得更高的連拍速度。隨著技術的發(fā)展，或許未來的數(shù)碼相機都能實現(xiàn)全靜音拍攝。

全畫幅5軸防抖技術

有效提高拍攝成功率

5軸防抖并不是一項新技術，早在2012年，奧林巴斯就將其應用在E-M5無反相機上。但將5軸防抖技術用在全畫幅產(chǎn)品上，并讓機身防抖與鏡頭防抖聯(lián)合工作，索尼α7II依然稱得上書寫了防抖技術的新篇章。

我們知道，光學防抖根據(jù)工作部件不同又可以分成鏡頭防抖和機身防抖兩大類。在過去很長時間里，鏡頭防抖都被認為更適合長時間工作，可在取景和短片拍攝中提供抖動補償，并且在搭配遠攝、超遠攝鏡頭時具有更好的補償效果。不過，鏡頭防抖也有其自身局限性，首先是它需要專門的光學設計，很難應用在所有鏡頭中。其次，絕大多數(shù)鏡頭的防抖組件只能應對搖擺抖動，無法對其他軸向的抖動提供補償。

提到防抖的軸向，5軸分別指俯仰搖擺、左右搖擺、水平平移、垂直平移、旋轉抖動。其中，俯仰搖擺和左右搖擺是最常見的抖動，主要出現(xiàn)在搭配遠攝、超遠攝鏡頭拍攝時。無論是鏡頭防抖還是機身防抖，都能對這兩軸的抖動進行補償。

水平平移和垂直平移多出現(xiàn)在微距、特寫拍攝中。除了支持5軸防抖技術的索尼α7II、奧林巴斯E-M1/E-M5/E-P5等相機外，采用鏡頭防抖的產(chǎn)品只有佳能EF 24-70mm F4L IS USM、EF 100mm F2.8L IS USM、三星NX 50-150mm F2.8 OIS S等少數(shù)幾款能夠提供抖動補償。

最后，旋轉抖動主要出現(xiàn)在慢速快門拍攝或者單手手持自拍時，這時候就只有索尼α7II以及奧林巴斯支持5軸防抖、3軸防抖的產(chǎn)品才能提供抖動補償了。

需要說明的是，除了索尼α7II外，其他相機都不能讓機身防抖與鏡頭防抖一起工作。索尼α7II首次將機身防抖與鏡頭防抖的優(yōu)點結合在一起，讓帶有OSS防抖功能的鏡頭提供更好的搖擺補償，而讓機身提供鏡頭防抖不容易實現(xiàn)的平移補償和旋轉補償。