我的学习笔记—2011年便携式和长焦数码相机发展概况

又是一年快过去了，数码相机今年的产品上市也告一段落。和往年一样，新品种的出现将在明年有一季度出现，如今可以把2011年上市产品的性能和去年的产品的改善方面作一个大致的研讨了。和过去一样，本文不涉及单反数码相机。
可以这么说，2011年上市的数码相机在技术指标上还没有突出性的突破，像素在增加到1600万之后就没什么增长，因为在这么小的1/2.33英寸的CCD上面实在挤不下了，第一是感光单元要做得更小，第二是在区区的1/2.33英寸的面积上放下这么多（1600万个像素呢）的感光单元，还要让这些小东西相互之间没有电磁的干扰，势必要在图像处理引擎上加以改进，这方面的工作量是很大的，成本势必要提高，所以到达1600个像素后就停滞不前了。不过，索尼还是想出了办法，研发了“背照式”CMOS，增加了在这块小小的CMOS上面接受光照的量，也就是对比的说增加了光照面积。



索尼的这一改进和快被其他制造商所接受，背照式CMOS很快地配置在新品种相机中，不但在图面的质量方面得到了提高，而且在功能方面例如连拍的速度也大为提高，产生了一些新的功能。
在旗舰级的DC方面，1/1.6或者1/1.7英寸的CCD依然是主流，像素仍旧在1000万至1100万之间徘徊。很长时间以来，1/1.7寸感光元件一直是专业DC的首选，这一尺寸相比1/2.33寸的小DC拥有一定的画质优势，同时也可以比较好的控制相机的体积。不过由于某些原因，1/1.7寸这一规格几乎一直在使用CCD，结果就是高感性能平平，无法实现高速拍摄和1080p摄像。这一现象大概从2009年末持续到2011年秋天，直到佳能S100V发布才很好的解决，在这方面，CMOS的光学传感器相对于CCD来说是其优势。
在这个基础上，富士X10采用了2/3英寸的CMOS传感器，这个尺寸的CCD传感器在当年被佳能的Prof 1相机和索尼的F828相机采用后好像还没有其他品牌的相机配置过。
现在富士采用了这个尺寸的传感器，而且还是经过富士改进的EXR背照式CMOS传感器。



富士胶片的EXR CMOS是一款拥有多种工作模式的传感器。其结构设计能够让传感器根据光照条件的不同智能化的切换工作模式以获得最出色的照片拍摄效果。通过对光电二极管的重新改良，EXR CMOS在高感光度下相比以前降低了将近30%的数字噪点，这意味着即使在低光照环境下也无需使用闪光灯来进行拍摄而保证照片更为自然清晰，同时又无需担心画面噪点的产生。EXR CMOS的结构使之能够根据光照环境的不同智能化的改变传感器工作模式：可以选择高分辨率（HR）优先模式以获得最详尽的景物细节，该模式适用于光线条件好而且您对于图像分辨率要求较高的场合；宽动态范围（DR）优先模式则对于那种大光比的场景非常适合，比如在夏日里的风景照片或者光源位于人物后方的人像照片；而高感光度低噪点（SN）优先模式则大幅度的提高了传感器对于光线的敏感性，从而获得低光环境下超低噪点的拍摄效果。也可以选择EXR AUTO模式来让相机自己来智能化的选择最佳的传感器工作模式。
现在来说说2011年上市主要品牌相机的一些情况。在卡片相机方面，最明显的变化使镜头变焦范围的扩大，往年卡片相机镜头的变焦范围一般在3-6倍，个别的可以达到7或8倍，如今卡片相机的镜头变焦范围可以达到12倍以上，最高的可以达到20倍。例如奥林巴斯的SZ11，镜头的变焦能力达到20倍。另外佳能的IXUS系列，素来以小巧著名，过去镜头只有3-5倍的能力，现在也已经出现达到10-12倍的产品，具体的品种就不一一举例了。
在长焦相机方面，以往镜头的变焦范围是在10-18倍的范围，现在这个范围已经早被突破了，变焦范围已经达到30倍以上，如奥林巴斯的SP810其镜头的变焦范围可以达到36倍，佳能的SX40HS也能达到35倍的变焦能力，尼康的P500的变焦能力也达到36倍。在此要附带说一句，国产品牌相机以往没有大变焦的产品，今年开始有了一个好头，明基（Benq）推出了国产第一部长焦相机GH700，具有21倍变焦的能力。



BENQ GH700
富士在2010年年底推出一款配置了1200万像素，2/3英寸的EXR CMOS，镜头变焦为26倍的长焦相机X-S1，配置这样大尺寸的光学传感器实在佳能Pro1和索尼828之后多年未见的相机，所以从图像质量来说直指旗舰级的相机，加上这么大变焦范围的镜头，可以说是有点“不可一世”了。富士发布X-S1就是这个目的。除了要证明它是长焦相机当中最好的以外，还勇于挑战单反、单电相机领域。

富士X-S1

2011年最出风头的应该是“单电”或者是“微单”相机了。说起来，始作俑者是松下和奥林巴斯，前者没有单反的产品，后者的单反产品的光学传感器尺寸比较小，是4/3系列，这是奥巴单反的软肋，在图像质量方面比不上APS尺寸和全幅尺寸的传感器，所以他们在经典的单反市场上比不过龙头老大佳能，宾德和尼康，只好另谋出路，联合起来开发M4/3的相机。首先是去掉五棱镜反光取景系统，缩小相机的体积，然后使用4/3尺寸的光学传感器。到了这个地步，松下和奥巴就分道扬镳了，松下保持了长焦相机的传统外形，也是接近单反相机外形的形状，而奥巴则在外形上下功夫，使用较小巧复古相机的外形，两家各保持其特色。索尼也不甘落后，凭着兼并了柯尼卡美能达之后得到的技术发展了单反，明知道不能和佳能尼康相竞争，所以在微单的发展方面不遗余力，发展了APS尺寸的微单系列，不但有外形小巧的NEX系列，也有使用半透明反光镜的单电系列如A77，可以说是独树一帜，既不和单反龙头的产品交锋，也有别于使用小尺寸的M4/3系统的单电，并在图像质量方面有其优势。开发微单的另一个积极分子是没有单反产品的三星，采用了APS尺寸的传感器和便携式的外形，在镜头方面有其特色，就是有一个i-function的功能键开关。


三星NX10的光路结构


三星NX200

传感器的尺寸



在这方面有几个怪现象，一是宾德发布了一款Q型可互换镜头的相机，你说它是微单吧，使用的光学传感器特别小，在图像质量上没有什么优势，你说它是便携式相机吧，又是镜头可换的，真有点不伦不类，令人啼笑皆非。二是尼康发布的V1/J1系列单电相机，使用的光学传感器也是很小，不过比宾德的要大4倍，但是还比M4/3的传感器要小得多。上面的图显示了这些传感器之间的面积关系。




Pentax Q




尼康JI和V1


富士没有单反产品，在发展单电相机方面分了两步走，首先推出了一款外形复古使用APS尺寸的传感器的X100，配置了定焦镜头，但是它不是可换的镜头结构，上市的时候价格近万，比普通单反相机的价格高得多。第二步，最近推出了其单电产品X-Pro-1，采用独家的1600万像素APS-C尺寸X-Trans CMOSTM传感器，全新X镜头卡口和混合多重取景器，同时发布的还包括三颗不同焦距的镜头。富士胶片研发了全新的被称之为X-Trans CMOSTM 的CMOS传感器。新的X-Trans CMOSTM传感器在分辨率表现上几乎能够和通常的全幅传感器相媲美。
　　富士在全新色彩滤镜阵列的采用使低通滤镜变得不再必不可少，这为完美传感器的诞生铺平了道路。在传统传感器的设计结构中，为了减少摩尔纹和伪色的产生，光学低通滤镜是必不可少的，而这种设计的负面影响则是大幅降低了传感器的分辨率。富士胶片全新的色彩滤镜阵列设计的灵感来自于传统的银盐胶片上的银盐颗粒的排列，全新阵列结构使摩尔纹和伪色不再那么容易发生，因而光学低通滤镜的取消也变得水到渠成。在阵列中的每个6X6的像素单元中，RGB像素都被不规则（随机）的排列，而这正是消除摩尔纹和伪色的最根本有效的方法——在传统的传感器结构中，RGB像素的排列方式很有规律，传感器的空间频率和影像接近时，摩尔纹非常容易产生。另外，水平和垂直方向的每一列像素都有R,G,B像素的分布的设计能够将伪色降低到最低限度，从而获得更高质量的色彩还原。
EXR 处理器Pro-为了匹配全新的传感器，需要一颗更为强大的用来处理图像数据的图像处理引擎，EXR处理器Pro由此诞生。该处理器能最大限度的发挥X-Trans CMOSTM的潜力，并获得高速、高精度的图像数据处理效果。
富士X100上采用的混合取景器两种取景方式的切换在X-Pro1机身上也得到了应用，只需要通过机身前面板上的切换拨杆就能轻松实现。在X-Pro1上安装不同的XF系列镜头时，取景器的放大倍率和亮框尺寸会自动切换以适应不同的镜头焦距。当采用18mm镜头时，取景器的放大倍率将被切换至0.37倍，而采用35mm或者60mm镜头时，取景器的放大倍率则变为0.60倍，因而，无论采用哪颗镜头，取景器都带来清晰，透亮的光学影像。此外，X-Pro1还可以根据需要手动设置焦距，并在各种取景器放大倍率间自由切换。




富士X-Pro 1

至于龙头老大佳能，到现在为止还是按兵不动，按照佳能的技术条件和能力，发展单电或是微单是轻而易举的事情。为何稳坐钓鱼台呢？也许是发展了微单会对佳能的单反系列相机的市场有影响。不过，佳能在今天（2012年1月10日）发布了一个消息，G1X现身了！这是一款改进的G系列相机，使用18.7mmX14mm的传感器，比M4/3尺寸的传感器还要大。因而，G1X的图像质量高高地超过了普通的旗舰级相机，也不输于松下和奥巴的单电相机。不过，G1X并不具备更换镜头的功能，所以这款相机只能说是针对富士的X100而言，不能列入单电相机之林。


2011年已经过去，2012年的新品即将在美国的2012展览会现身，我的这篇拙文的起草开始于2011年11月8日，由于现在年老力衰精神不济而未能在去年的年底以前及时完稿而拖至今日，谨向大家表示歉意。