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  CCD成像质量探秘         
CCD成像质量探秘
[ 作者:佚名    转贴自:http://www.opticsky.com.cn/html/27/200708301501.html    点击数:111    更新时间:2009/12/4    文章录入:admin ]
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CCD技术所为人津津乐道的是像素级别的快速增长。每提高一个百万级就被视为技术上的突破,从而带来相机的更新换代。不过CCD尺寸这一影响成像质量的重大因素却甚少有人提及,甚至连各生产厂商也秘而不宣。

究竟CCD的尺寸大小对成像质量影响有多大?客观地说,决定一部DC成像质量好坏的几大要素:曝光宽容度、信噪比、镜头焦距、入瞳孔径,无不与CCD尺寸密切相关。

CCD的感光元件MOS好比可以用来储存电荷的桶,这个桶能容纳电荷的极限表明了CCD的动态范围,也就是曝光宽容度。CCD尺寸的大小直接决定了MOS的体积。同尺寸CCD,当MOS的体积增大,当然这会造成CCD的像素数相对减少,其容纳电荷的能力就越强,CCD的动态范围就加大,即曝光宽容度就大,从而CCD能感受到更细微的光线变化,拍出来的片子自然层次丰富。反之,当MOS的体积减小,CCD的像素数相对增加,储存电荷的能力就下降,就很容易出现电荷溢出等现象,导致画面出现噪点。所以,我们常发觉某一款DC的升级版,提高了CCD的分辨率,但CCD的尺寸却没变,拍出来的照片锐度提高了,但是信噪比下降,细节损失加重,整体的成像质量反而下降了。不少数码玩家甚至由此得出结论:选购DC、DV时,在CCD尺寸相同的机型中要优先挑选像素水平低的机器。

DC的CCD尺寸,通常只有135胶卷大小的十几到几十分之一,由此决定了DC的镜头焦距很短。比较短的镜头的焦距,对拍摄有一定的限制作用:首先,根据光圈指数等于镜头焦距与入瞳直径之比的原则,短焦距一方面限制了光圈的变化范围,另一方面也使镜头直径不可能做得太大,捕捉光线的性能因此受到影响。其次,镜头的焦距与CCD对角线长度有对应关系,一般来说,焦距与对角线相等的是标准镜头,大于对角线长度的是远摄镜头,反之广角镜头。CCD的小尺寸令DC很容易优出长焦的远摄镜头,但是要缩短焦距形成广角效果就相对因难。比如松下FZ1以4.6-55.2mm的焦距轻易实现相当于135相机420mm的12倍光学变焦,它所配备的CCD尺寸仅为1/3.2英寸,约合5.27mm×4.40mm,跟指甲盖差不多大。另外,短焦距也令拍摄的景深受到了影响。CCD尺寸越小的DC越不容易拍出浅景深效果,解决之法唯有加大CCD的尺寸。

CCD的“1/x英寸”标注方法,也让人迷惑。有人把它理解为CCD的对角线长度,结果算出来的CCD面积对真实的面积大出许多倍。按较专业的解释,现在DC、DV上CCD尺寸标注方式,是用过去的摄影机真空摄像管的对角线大小衡量方式,标准术语叫“OF-Optical Format”(光学格式),单位:英寸。CCD的OF粗略的计算方式是:OF=对角线长度(mm)/16,比如1/1.8型(type)的CCD,1/1.8英寸是OF值,实际对角线长度为9.04mm。还有一种计算CCD对角线长度的方法,只要将镜头实际焦距除以35mm等效焦距后乘43(35mm底片对角线)即可。下面我们列出几种常见的CCD尺寸以供参考:

1. 全尺寸CCD(与135相机底片尺寸相同):大约为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

比较起经常被提到的“像素”,“CCD尺寸”的概念往往被忽略,其实在衡量数码相机成像质量时,“CCD尺寸”是一个非常重要的指标。据专家介绍,CCD尺寸越大,相机成像质量越好;在同样大小CCD的情况下,像素太高,反而影响画质。通常CCD分为四种尺寸,由大到小依次为:APS、2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸,其中APS尺寸用于数码单反相机,消费者在选购相机时,应该先据此了解一下该相机标注出的CCD尺寸。

在单位面积的CCD上,像素越高,理论上其所形成的图像精度也就越高,但这仅仅是理论上的说法。随着CCD上像素的增多,每个感光元素的面积也就越小,结果使得图像出现噪音的可能性也增多。要使得图像在CCD上得到精确的图像,还需要有一个高分辨率的镜头。如果没有一个高分辨率的镜头,就无法满足相机成像的需要。这就是为什么有些400万、500万像素的数码相机,其精度还不如一个300万像素相机的原因了。

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