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分辨率、感光度与动态范围大提升

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9月23日,富士胶片了全新的具有革命性意义的图像传感器“SuDer CCDEXR”,一款对于追求超高影像品质具有划时代意义的CCD传感器。

完美的影像是诸多因素恰如其分的完美结合:色调、色度、饱和度、动态范围、锐度和分辨率等等。而众所周知的是当一块图像传感器上像素的大量增加,必然会使得高感光度和宽动态范围的获得更为艰难。当图像传感器上的光敏二极管精细化程度越来越高,当单位像素的面积越来越小的时候,噪点、杂色等问题也随之被越来越大的还原出来,从而极大程度的影响了最终的成像品质。

“高分辨率”和“高感光度”在当今业内被始终认为是一对无法同时解决的矛盾,将这两方面同时在一块图像传感器上做到完美的优化是一个急需解决的难题。

富士胶片的工程师们开始着手于研制出一款具有超高“灵活性”的图像传感器以满足摄影师们的要求。而其研究的最终目标就是生产出一款能够类似于人的眼睛般工作的高性能图像传感器。EXR传感器本质上是一款可以“切换”工作方式的图像传感器,切换它复杂的电子工作模式以适合当前的拍摄目标,切换它的感光特性以适合摄影师的要求,而不需要像以往一样为了实现画质各方面因素的平衡而采取折中的会损伤整体画质的方法。

Super CCD EXR技术

Super CCD EXR相比先前的SuperCCD有三大方面的改进:

1、全新的色彩滤镜排列方式

2、全新的像素合并方式

3、全新改进的电荷累积控制方式

1、EXR:“像素对”技术实现超高感光度和超低噪点

以往通过加强单位像素的增益以获得高感光度的方法会导致噪点的大量增加,而通常的降噪方法更会导致图像模糊的产生(画面锐度的损失)以及分辨率的下降。而目前实现高感光度的另一途径则是,通过像素合并技术以获得低噪点的图像信号。但是,传统的像素合并方法(沿着水平或垂直方向合并)会因为处理相同颜色的像素点之间的间距而导致错误颜色的产生,而抑制这一现象的结果就是图像锐度的大幅下降。

EXR改变了色彩滤镜的阵列方式。这样两个处理相同颜色的相临像素点就会被完美地合并而作为一个像素工作。

另一个困扰传统像素合并方法的问题在于处理同一颜色的像素之间的距离。一旦水平方向或垂直方向的像素被合并之后,由于两个像素之间的间隔较大,且其中还间隔着处理其他颜色的像素点,结果就会导致错误颜色的产生,从而使最终图像上产生杂色。Super CCD EXR上所拥有的引以为自豪的相临斜向像素对能够非常有效地避免这一问题。

2、EXR:“双重捕捉技术”实现超宽动态范围

Super CCD EXR采用非常灵活和高精度的曝光控制同时对同一场景进行两次拍摄:一次以高感光度而另一次以低感光度进行拍摄。然后将两次拍摄的效果合并最终获得完美的高宽容度效果。

以前,富士胶片采用过两种方法以提高照片的动态范围。

第一种是Super CCD SR。通过采用基于银盐胶片原理的“双像素结构”,“S像素”拥有更大的采光面积以获得高感光度,而“R像素”的采光面积较小以获得更多的亮部细节。

第二种则是基于Super CCD HR,暗部的细节层次通过图像处理引擎提高感光度而实现还原,而同时高光部分的曲线也被调整到最佳以还原出更多的层次。

类似于Super CCD SR,全新的EXR传感器采用的“双重曝光控制”通过控制不同的曝光时间(电荷累积时间)以实现不同的感光度。在这种崭新的结构中,“A”和“B”两组捕捉通道“先后”同时工作,最终“A”和“B”两组通道所采集的图像信息合并并生成最终图像。这种电子控制使图像捕捉实现了对高光和低光细节的全面捕捉。

3、EXR:“精细捕捉技术”实现超高分辨率

Super CCD EXR所拥有的特殊结构在全像素输出的时候结合新一代的自然影像处理引擎实现了超高的图像分辨率品质。虽然EXR已经被设计成特殊结构以实现具有超宽动态范围“双重捕捉”技术和超低噪点的“像素合并”技术,但由于采用了极其先进的色彩滤镜和光电二极管设计方式,使之丝毫不影响达到以往1200万像素Super CCD所能实现的超高分辨率水准。当环境光线非常好甚至需要拍摄画面的详尽细节的时候,EXR在完美拍摄出风光和建筑物的同时,也能将人像摄影中衣物、发丝和首饰的每一处细节淋漓再现。