小底出大片

李毅剛

傳統(tǒng)膠片機時代，除了少數(shù)人用的中、大畫幅相機，大部分相機都是35mm全畫幅（APS畫幅相機極少），因此成像質量很容易比較。到了數(shù)碼時代，事情發(fā)生了翻天覆地的變化，不算中、大畫幅相機，僅可更換鏡頭的單反和無反相機畫幅就有35mm全畫幅、APS-C畫幅、M4/3畫幅和1英寸4種規(guī)格。限于目前感光元件的技術限制，一般來講仍然是“底大一級壓死人”，即尺寸越大的感光元件成像越好，但近年來出現(xiàn)的一些新技術和功能則可以使小底相機（即畫幅小于35mm全畫幅的相機）的成像質量有顯著提升，讓小底相機也能拍出大片，下面就聊聊這些新技術和功能。

X3技術顯神威

X3技術的全稱是“The Foveon X3直接感光傳感器技術”。嚴格地說，它不是一項新技術，美國Foveon公司早在2002年2月就公布了這項技術。采用Foveon X3技術的傳感器原理與如今大多數(shù)可換鏡頭數(shù)碼相機上使用的傳感器不同。大多數(shù)傳感器采用的是俗稱“馬賽克”的拜爾結構（Bayer Pattern）單層結構感光元件，而Foveon X3技術的傳感器模仿傳統(tǒng)膠片，采用了3層結構，3層感光元件垂直疊在一起，一次同時感光。這樣，同樣數(shù)量像素的X3圖像感光器比傳統(tǒng)CCD或CMOS有更高的分辨率和更豐富的色彩還原，避免了色彩干擾。

2006年9月26日，第一款采用這種感光元件的適馬固定鏡頭袖珍相機DP1在德國Photokina展會上亮相。它采用了尺寸接近APS-C畫幅的1400萬像素X3感光元件，搭載等效焦距28mm的定焦鏡頭，一推出就震動了整個攝影界，沒有人想到一臺袖珍相機會有可以媲美35mm全畫幅甚至中畫幅相機的優(yōu)異畫質。不過，它的一些缺點也暴露出來，主要是對焦系統(tǒng)落后、對焦慢、存儲慢、耗電量大、高感光度效果差，機身設計也比較簡單。2008年底，適馬收購了Foveon公司，并于2009起分別推出DPs、DPx、DPMerrill和dp Quattro系列袖珍機，以及SD15、SD1 Merrill單反相機，進一步完善感光元件和相機的功能、性能，在白平衡表現(xiàn)、對焦速度、高感光度表現(xiàn)、耗電量等方面有了明顯進步，但距離其他品牌的同檔次產品仍然有不小的差距。其優(yōu)異的成像素質優(yōu)勢也隨著佳能、索尼全畫幅高像素相機成像質量的不斷提高而迅速減小。而且，據(jù)傳佳能等廠商也在研發(fā)與Foveon X3傳感器原理類似的多層感光元件技術。適馬如不盡快在Foveon X3傳感器技術上取得重大突破，這項潛力巨大的技術恐有被淘汰的危險。

像素偏移“搖”出大片

X3 Foveon傳感器效果固然好，但有專利限制，并有種種目前還克服不了的問題，對于那些沒有傳感器制造技術，只能購買其他廠家傳感器的相機廠商，只能另想辦法。于是，理光賓得和奧林巴斯利用各自的機身防抖技術，分別采用了像素偏移的辦法提高成像質量。

上文中說過，大部分相機使用的拜爾結構傳感器都是單層傳感器，把4個像素（2個綠色像素、1個紅色像素和1個藍色像素）組成一個單元，一次感光，然后把這4個像素的信號合成為一個彩色信號，相當于1個像素，其它3個像素則插值處理。這樣的缺點是浪費了3個像素的面積，且插值信號不精確、相鄰信號容易互相干擾。

為此，理光公司在賓得K-3 II相機上采用了“像素偏移”辦法，在拍攝1張圖片時進行4次曝光，讓感光元件在正常拍照位置分別向上、下、左、右各偏移1個像素，然后將這4張圖片合成為一張。這樣每個像素的位置就相當于進行了4次曝光（紅、藍像素各1次，綠像素2次），而且是實時準確的曝光信號，不存在插值和干擾問題。這樣獲得的圖像無論分辨率、銳度、色彩還原都明顯好于過去的一次曝光方式，也不需要低通濾鏡或其他措施來消除摩爾紋，相當于采用了更高像素、更好性能的感光元件。為了減小多次曝光時的相機振動，4次曝光中只有第一次采用相機的機械快門，其它3次都采用無振動的電子快門。

M4/3系統(tǒng)的奧林巴斯相機，也長期受到“小底”的困擾。由于感光元件面積比APS-C畫幅更小，它的有效像素幾年來一直停留在1600萬，雖然機身對焦、操作性能和鏡頭光學性能優(yōu)良，但始終無法擺脫像素低的劣勢。

為此，奧林巴斯在去年推出的OM-D E-M5 II相機上也采用了“像素偏移”的辦法，達到等效于提高像素的效果。不過，奧林巴斯采用的辦法與理光不同，它采用了每次偏移1/2像素、8次曝光的方式，可以實現(xiàn)等效于4000萬像素（Jpeg格式相機直接輸出）或6400萬像素（RAW格式，經(jīng)電腦圖像軟件處理）的拍攝效果。這樣，相當于像素提高了2、3倍，一定程度上解決了底小的問題。由于這個功能效果很好，奧林巴斯將2013年推出的旗艦機OM-D E-M1通過升級固件的辦法也實現(xiàn)了這個功能。

不過，無論理光還是奧林巴斯的“像素偏移”功能都有一定限制。這就是它們都需要多次曝光，因此只能拍攝固定物體，要達到最好效果，必須使用三腳架，賓得K-3 II還要預升反光鏡。此外，這個功能原理并不復雜，其他廠家的相機也都可以做到，一旦全畫幅、高像素相機也實現(xiàn)了這個功能，那么理光、奧林巴斯剛剛縮短的差距又會瞬間拉大。

景深合成·包圍式對焦助力微距/風光攝影

常拍微距和風景的朋友一定知道，在拍攝這兩種題材時，常困擾我們的一個問題是景深過小。比如拍攝一只昆蟲，在微距狀態(tài)下常常是光圈已經(jīng)縮小到f/16，仍然只能把昆蟲的眼睛拍得清楚，后面的身體仍然是虛的；拍攝風景也是如此，很難拍到像大畫幅技術相機那樣從前景到后景都清清楚楚的畫面。為此，奧林巴斯公司開發(fā)出了一種“景深合成·包圍式對焦”功能，解決了這個問題。

它的原理并不復雜，就是采用包圍曝光的辦法，在欲拍攝清晰的范圍內分成若干焦點分為多次拍攝，每個焦點再分成前、后若干點多次拍攝，將多組、多次拍攝的結果合成為一張圖片，就可以實現(xiàn)從近到遠都清晰。分得組越多，每組拍攝張數(shù)越多，自然效果越好。但這樣也帶來了運算量巨大的問題，所以這個模式要在拍攝后將圖像導入奧林巴斯專用軟件中處理。為了方便野外拍攝，奧林巴斯也推出了一種只需拍攝少量幾張照片，由相機輸出的景深包圍模式。這兩個功能可在奧林巴斯OM-D E-M5 II和旗艦機型OM-D E-M1上實現(xiàn)（需要升級固件）。

與像素偏移功能一樣，“景深合成·包圍式對焦”功能也需要使用三腳架，適合拍攝靜止物體。

在現(xiàn)有技術條件下，以上三種方式都是小畫幅相機提升影像素質的開創(chuàng)性技術，但都有應用限制。我們期望著革命性的技術創(chuàng)新盡快出現(xiàn)，真正實現(xiàn)用小巧輕便的相機拍出“大片”的夢想。