影像采集系统

并非又是另一个滤色片型单色感应器

除了适马,几乎所有数码相机的影像感应器都是采用滤色片阵列(CFA)型感应器,即是影像感应器本身是单色的,能够感应的只有光度,不能感应颜色。而在这些CFA影像感应器的每个光敏二极管之上,就铺上了一层马赛克式的红、绿和蓝色(RGB)三原色滤色片,以棋盘格状作排列,于是乎,每一格就相当于每一个单一的像素,并只可以接收三个原色的其中一个。

如采用这类系统,在一个15百万像素的CFA型感应器中,就分别要把7,500,000像素分配给绿色光,而3,750,000则分配给红色和蓝色光,带来的问题是,这种格状的铺排或会产生异常的影像,这是因为需要一个色彩插值的过程混合出相邻像素的颜色数据,举例如一个绿色的像素便需要从相邻的蓝色和红色像素获得数据,如此类推。

CFA型感应器仍依靠人眼对绿色敏感的理论

为何CFA型感应器会采用比红色或蓝色多两倍的像素供绿色感光?这是因为人的眼睛对绿色光波最为敏感(图1),而人眼的视觉主要是依靠绿色范围的光波来感知当中的细节和亮度解像。

在图2中的三个图表全部都有相同的对比度,你可以留意到绿色背景的那一张图会让你较容易分辨到其中的微细细节。大部份数码相机都会利用人眼视觉这一种优势,去采集相对较多的绿色资料,而蓝色和红色的则会较少,有赖这种聪明的方法,使到区区一个黑白影像感应器也能够产生高质的彩色影像。

那么,问题又在哪里呢?虽然我们人眼真的对绿色亮度讯息(锐利度和对比度)是最为敏感,但我们仍是能够看到蓝色和红色的色度讯息(色彩),惟从CFA型感应器以不平均处理方式所得出的色彩,却会令到所产生的摄影影像的亮度解像度和色度解像度之间出现了差距。

独一无二,创新的全色影像感应器

与CFA型感应器不同,适马数码相机里的影像感应器是利用了三层的光敏二极管,可把光线中红、绿和蓝色的彩色资料全部收集起来,成为世界第一和唯一的全色影像采集系统。适马自2002年推出旗下第一代数码相机至今,仍坚定不移地维持这项独有的科技。

由于影像感应器是使用硅制造的,当光线射到其上时,在接近表面的硅会先吸收较短的光波(蓝色),而在较深的位置则会吸收较长的光波(绿色,然后红色),全色影像感应器就是利用了这一个实际的有利条件,采用三层的光敏二极管,在每个像素的位置上采集光线中所有的色彩,就好比菲林的本质,这种纵向的结构可免却了在不同横向位置采集不同色彩的需要。

所有像素均采集完全的RGB色彩

这意味着全色影像感应器上的15,000,000个像素位置,每个都可以采集到完全的红色、绿色和蓝色数据,换言之,15,000,000个像素位置均可以感应到从镜头传来的所有RGB三原色色彩。如此便无需要再为不同的像素位置编配红、绿和蓝色,也无需要在影像处理的过程中加插或消除色彩数据。而在原理上来说,这一种全色影像采集系统,是足以提供到同样高的亮度解像度和色度解像度。

由于独特的摄影题材均包含了庞大的色彩数据量,适马深信把亮度解像度和色度解像度之间的差异消除,会是令摄影达至自然传神的重要关键。

不受低通滤镜所拖累

另外还有一项要点,就是关于伪色斑纹(摩尔纹),这一般被认为是由色彩滤片阵列所造成的,其实这问题是因为物件幼细线条产生的重复图案与色彩滤片阵列的马赛克图案之间互相干扰所造成的,而基本的预防方法,就是在影像感应器前加装一片低通滤镜。

低通滤镜可以把带有微细细节的光线里较高频率的光波除掉,这便可防止干扰,即能防止摩尔纹的产生。但是,这会对影像的解像度和锐利度带来恶性的影响,为了折衷,有些采用CFA型感应器的相机会舍用低通滤镜,宁付出要接受这种无可避免的彩色摩尔纹的代价,换来更锐利的影像。

因为适马的全色影像感应器设计是毋须使用色彩滤片,所以也不需要使用低通滤镜来防止摩尔纹的伪色色斑,全色影像感应器更可直接把镜头的锐利影像捕捉下来,并不会损失任何数据。而适马作为领先的镜头生产商,对摄影影像品质有着不折不挠的标准,并相信完美的影像采集系统就是要把每一个像素位置上的色彩数据完全地接收下来。

纯正的色彩和光线:无添加、无损失

在配备了CFA型感应器的数码相机中,每个像素位置其实只能采集一种颜色,所以需要把单色的像素进行色彩插值的处理,以能产生一个全色的影像。在过去数十年,色彩插值的运算方式已得到很大的改良,以致插值所产生的误差在今日的数码相机已较少会被关注。

不过,在采集影像的过程中所损失的光线数据,其实是永远不能完全复原的,故这种标准的技术方向并不能满足到对真实自然的影像的素求。但是,适马的全色影像感应器则毋须采用色彩插值,所以便不会受到与这种相关的问题所拖累。

适马所采用的技术,毋须加添额外的数据,已能产生色彩自然忠实的影像,正因如此,所以适马数码相机拍摄的影像,可以把景物的现场气氛栩栩如生地捕捉下来,这也反映出适马一向坚持确保影像数据完整性的方针 ─ 致力保持纯净的影像!

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