数码单反相机的成像原理

图8 PC机程序流程框图 图6 PC机人机交互界面 图7 部分PC机程序 系统设置 数据位 说明 备用 影像模式 拍摄模式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 视频拍摄,彩色 0 0 0 0 0 1 1 0 单张拍摄,彩色 0 0 0 0 0 1 0 1 多张拍摄,彩色 0 0 0 0 1 0 0 0 视频拍摄,黑白 0 0 0 0 1 0 1 0 单张拍摄,黑白 0 0 0 0 1 0 0 1 多张拍摄,黑白 表1 系统设置数据位格式定义 28 影 像 技 术 2007年 第2期 此外,我们制定了多帧图像拍摄设置_拍摄图像帧数、多 帧图像拍摄设置_拍摄图像间隔时间、视频拍摄设置_起始时 间及视频拍摄设置_终止时间等多项数据格式的定义。 2.3 RS232通信的实现 虚拟仪器是计算机、现代测试、仪器仪表等技术结合的 产物,通过应用程序将通用计算机与功能模块硬件结合起 来,采用交互式图形界面操作计算机,控制各种功能模块,完 成对被测试量的采集、分析处理、数据存储、结果显示等任 务,突破了传统仪器在功能单一和数据交换不易等方面的局 限。虚拟仪器的核心思想就是“软件就是仪器”。LabVIEW是 虚拟仪器开发软件的典型代表,在工业控制领域已得到广泛 的应用。 LabVIEW提供的基于VISA的I/O函数库适合于各种仪器 类型和各种硬件接口类型,对串口的读写同样提供了许多专 用的函数。在本程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实现中,涉及到了SerialPortInit节 点、SerialPortRead节点、CloseSerialDrivers节点等。人机交 互界面如图7所示,部分程序如图(8)所示。 DM270目标系统的串口通信模块已集成了MAX232电 平转换芯片,实现了UART引脚输出TTL电平到RS232 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电平的转换,所以在本系统设计中无须设计电平转换电路。 3 总结 本文总结了在不同开发环境下实现嵌入式DSP系统与PC机 之间的串行通信的方式,并在此基础上,基于虚拟仪器开发平台 实现了两者之间的RS232标准通信,制定了适用于本图像数据采 集系统的控制协议,并提供了友好人机交互界面,系统运行良好。 参考文献: [1]王顺义,晏磊,赵红颖,等.基于CMOS图像传感器的可见光 遥感相机原型系统设计[J].光学技术,2005,31(6). [2]王可东,孙道虎,晏磊,等.低成本CMOS阵列式高速成像系 统[J].半导体光电,2005,(2). [3]张雄伟,等.DSP芯片的原理与应用[M].北京:电子工业出 版社,2000. [4]李金平.TMS320VC5402与PC机进行串行通信的两种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 [J].计算机应用,2002,28(6). [5]TMS320DM270CPUandPeripheralsTechnicalReference Manual[M].TexasInstrumentsIncorporated2003. ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! " # # ! ! ! # # # # # # Y Y N N Y Y Y Y N N N 开始 系统设置 检测系统 设置正确否? 单帧图像?获取彩色图像? 获取黑白图像? 多帧图像? 视频图像? 发送拍摄控制信号 结 束 多帧图像 拍摄设置 视频拍摄 图像设置 设置正确否? 设置正确否? 电子数字成像 图1 索尼数码单反相机 29 2007年 第2期 影 像 技 术 1 序言 摄影术在20世纪迅速发展,它不仅成了人们记 录社会变化,自然变迁的工具,由于通过照相机镜头 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 的影像,对实物进行了一定程度的加工和删节, 使之更凝重或简单、更朦胧或清晰、更诨浊或透彻、 可压缩或拉伸⋯,这样又派生成一门艺术,得到了更 大的发展和普及。今天,一个没有摄影术的世界是不 可想象的。摄影术的发展得益一个重要的工具——— 照相机的发展,从技术上来说,单镜头反光相机使照 相机技术发展到了颠峰,如今“单镜头反光”技术又 进入了数码世界。但是,人类发展史证明,没有一个 技术是永远辉煌的技术,本文试图用笔者仅有的知 识,说明目前如日中天、捧者如云的单镜头反光数码 相机(DSLR),在数码时代将会走向没落,取代它的 数码单反相机的成像原理 李定川 (宜宾影像器材公司,宜宾 644000) 摘要:本文阐述了传统单反照相机、数码单反照相机和单镜头电子取景数码照相机的结构、特性、工作原理和 发展历程,对比了其各自的功能和性价比,并指出了:由于单镜头电子取景数码照相机在拍摄时记录下的景物与取 景器上观察的景物完全是相同的,不存在任何时间差,而且相机结构相对较为紧凑、轻便,性价比较高,因此有可能 取代数码单反照相机成为今后高档数码照相机的发展方向。 关键词:单反照相机;数码单反照相机;单镜头电子取景数码照相机DSLE 中图分类号:TB852.1 文献标识码:A 文章编号:1001-0270(2007)02-0029-05 ImagingMechanismofDigitalSingleLensReflexCameras LIDing-chuan (YibinImagingApparatusCo.,Yibin644000) Abstract:Thispaperpresentsanelucidationofthestructure,characteristics,workingmechanism anddevelopmenthistoryoftraditionalsinglelensreflexcamerasSLR,digitalsinglelensreflexcameras DSLRanddigitalsinglelenselectronicviewfindercamerasDSLE,andacomparisonoftheirfunctions andqualitytopriceratio.OwingtothefactthatthescenetakenbytheDSLEcamerasisidenticalto thatseenontheviewfinderwithoutanytimedifferenceandDSLEcamerasaremorecompactand lighter,offeringahigherqualitytopriceratio,itisconcludedthatthistypeofcameraswillreplace DSLRcamerasandbecomethefuturedevelopmenttrendofhigh-enddigitalcameras. Keywords:singlelensreflexcameraSLR,digitalsinglelensreflexcameraDSLR,digitalsingle lenselectronicviewfindercameraDSLE 收稿日期:2006-07-06 电子数字成像 30 影 像 技 术 2007年 第2期 将是“单镜头电子取景数码相机(DSLE)”。同时也试 图说明,在“像素”、“动态范围”、“时滞”等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 解决 以后,人们会用小尺寸数码照相机得到目前用大画 幅胶片照相机才能得到的作品。 2 走向辉煌的单镜头反光相机 1589年,意大利科学家贝特斯塔夫发现了小孔 成像原理,三个世纪后的1816年,格拉斯发现了通过 化学感光原理的摄影术,此后达盖尔发明了银版摄 影术和冲洗照片的方法。从此,摄影术开始走向实 用,造成了一个天作之合的神话———大自然和人物 竟能摄魂录魄般地被记录在一个胶片、一张纸上,人 间美景和事物从此被记载、被传播、被认知。 照相机出现后,由于需要对被摄物的方位、大小 进行精确记录,因此制造了取景器。随后人们又发明 了光学取景器,由于调焦的需要,光学取景器和成像 镜头应同步联动,这样就出现了双镜头反光相机和 旁轴取景相机。 照相机,摄影术和光学技术在不断发展,可换镜 头相机的出现在摄影史上是具有里程碑的事件。但 从此人们也有了更多的“麻烦”,他们要让取景器和 各种镜头能够联动。对旁轴取景相机而言,取景器和 不同镜头的联动是非常困难的技术。1931年到1936 年,德国爱哈推出了俯视取景的单镜反光120和135 相机,使取景和成像镜头合二为一。1948年,东德蔡 斯公司推出了一种新型相机,它采用了一系列光学 器件,使从一只镜头进来的光线在不同的时间和空 间到达取景器和感光材料,从而最大限度地实现了 摄影师的梦想,取景和成像终于最大程度的相似,他 们把这种相机叫平视取景单镜头反光相机(SLR)。 由于有了这些优点,单镜头反光相机以横扫千 军的气势傲立于众相机之颠。到了上世纪80年代,美 能达MINOLTA7000出现后,照相机自动化的基本 问题均已解决。从此,普通人群可以用专业的手段观 测和拍摄照片。 在技能方面,每一个能掌握器材的摄影师都站 在同一起跑线上,能不能获得优秀的作品取决于你 的综合修养,对文学、艺术、音乐、环境、军事⋯⋯甚 至科学进步的认知。 1978年后,中国摄影家协会举行了多种摄影大 奖赛,有很多届的金奖都被普通的旅游者、行政官 员、作家这些非专业摄影师用俗称“傻瓜”的相机拍 摄获得。这见证了器材的进步,使人类前所未有地获 得了弥补自己专业知识不足和技能不足的方法。 单镜头反光相机的快速发展鼓励了人们的使 用,反过来又促进了它的发展,经过了多年的竞争, 佳能、尼康、美能达等走在135单反相机前沿的企业 推出了庞大的镜头群,采用了当今最先进的工艺和 科技制造这些镜头。由于有了优秀的、庞大的、尤其 是昂贵的镜头,在心理上和物质上都难于承受损失 这些镜头的压力下,单镜头反光相机有了巨大的后 盾和支持,同时也促进其再发展,使用户不断深入使 用这些设备,并沉沦在这些设备中。 3 数码科技横扫千军 就在传统摄影术深深沉溺于自己君临天下的 风范和横扫千军的气势中的时候,遥远的天边响 起了惊雷,数字摄影术在科学进步这个母亲的襁 褓中诞生,这个婴儿步履蹒跚的走向腥风血雨的 中土大地。 在胶片技术的使用者和消费者纷纷向数码技 术不断发起质疑和攻击的时候,胶片生产的巨头 柯达和富士早已全身心地投入了新的数码感光材 料研制,终于,在1976年柯达推出全球第一台数码 相机。 很多人漠视数码科技的力量,是他们忽略了 电子和计算机技术至今遵守的一个理论,即摩尔 定律。世界半导体技术的巨头INTER公司的创始 人之一戈登·摩尔37年前曾预言,半导体器件的核 心技术—集成电路的密度每两年翻一番而价格下 降一倍。在90年代中期,CCD才达100多万像素;而 图2 美能达数码单反相机 电子数字成像 30 影 像 技 术 2007年 第2期 将是“单镜头电子取景数码相机(DSLE)”。同时也试 图说明,在“像素”、“动态范围”、“时滞”等问题解决 以后,人们会用小尺寸数码照相机得到目前用大画 幅胶片照相机才能得到的作品。 2 走向辉煌的单镜头反光相机 1589年,意大利科学家贝特斯塔夫发现了小孔 成像原理,三个世纪后的1816年,格拉斯发现了通过 化学感光原理的摄影术,此后达盖尔发明了银版摄 影术和冲洗照片的方法。从此,摄影术开始走向实 用,造成了一个天作之合的神话———大自然和人物 竟能摄魂录魄般地被记录在一个胶片、一张纸上,人 间美景和事物从此被记载、被传播、被认知。 照相机出现后,由于需要对被摄物的方位、大小 进行精确记录,因此制造了取景器。随后人们又发明 了光学取景器,由于调焦的需要,光学取景器和成像 镜头应同步联动,这样就出现了双镜头反光相机和 旁轴取景相机。 照相机,摄影术和光学技术在不断发展,可换镜 头相机的出现在摄影史上是具有里程碑的事件。但 从此人们也有了更多的“麻烦”,他们要让取景器和 各种镜头能够联动。对旁轴取景相机而言,取景器和 不同镜头的联动是非常困难的技术。1931年到1936 年,德国爱哈推出了俯视取景的单镜反光120和135 相机,使取景和成像镜头合二为一。1948年,东德蔡 斯公司推出了一种新型相机,它采用了一系列光学 器件,使从一只镜头进来的光线在不同的时间和空 间到达取景器和感光材料,从而最大限度地实现了 摄影师的梦想,取景和成像终于最大程度的相似,他 们把这种相机叫平视取景单镜头反光相机(SLR)。 由于有了这些优点,单镜头反光相机以横扫千 军的气势傲立于众相机之颠。到了上世纪80年代,美 能达MINOLTA7000出现后,照相机自动化的基本 问题均已解决。从此,普通人群可以用专业的手段观 测和拍摄照片。 在技能方面,每一个能掌握器材的摄影师都站 在同一起跑线上,能不能获得优秀的作品取决于你 的综合修养,对文学、艺术、音乐、环境、军事⋯⋯甚 至科学进步的认知。 1978年后,中国摄影家协会举行了多种摄影大 奖赛,有很多届的金奖都被普通的旅游者、行政官 员、作家这些非专业摄影师用俗称“傻瓜”的相机拍 摄获得。这见证了器材的进步,使人类前所未有地获 得了弥补自己专业知识不足和技能不足的方法。 单镜头反光相机的快速发展鼓励了人们的使 用,反过来又促进了它的发展,经过了多年的竞争, 佳能、尼康、美能达等走在135单反相机前沿的企业 推出了庞大的镜头群,采用了当今最先进的工艺和 科技制造这些镜头。由于有了优秀的、庞大的、尤其 是昂贵的镜头,在心理上和物质上都难于承受损失 这些镜头的压力下,单镜头反光相机有了巨大的后 盾和支持,同时也促进其再发展,使用户不断深入使 用这些设备,并沉沦在这些设备中。 3 数码科技横扫千军 就在传统摄影术深深沉溺于自己君临天下的 风范和横扫千军的气势中的时候,遥远的天边响 起了惊雷,数字摄影术在科学进步这个母亲的襁 褓中诞生,这个婴儿步履蹒跚的走向腥风血雨的 中土大地。 在胶片技术的使用者和消费者纷纷向数码技 术不断发起质疑和攻击的时候,胶片生产的巨头 柯达和富士早已全身心地投入了新的数码感光材 料研制,终于,在1976年柯达推出全球第一台数码 相机。 很多人漠视数码科技的力量,是他们忽略了 电子和计算机技术至今遵守的一个理论,即摩尔 定律。世界半导体技术的巨头INTER公司的创始 人之一戈登·摩尔37年前曾预言,半导体器件的核 心技术—集成电路的密度每两年翻一番而价格下 降一倍。在90年代中期,CCD才达100多万像素;而 图2 美能达数码单反相机 电子数字成像 31 2007年 第2期 影 像 技 术 到2004年市售产品中,小于135幅面的CCD已达 1280万像素,135幅面CMOS更达到了1670万像素。 按摩尔定律推测,两年后小于135幅面的CCD将达 2400万像素,CMOS达3200万像素,更何况是四年、 八年后呢?同时,CCD的色彩深度目前已经可以做 到48位,按胶片对颜色的感知比对,24—36位色彩 深度已足够。就“时滞”而言,Canon1ds-markII已 经达到0.3秒的开机和55毫秒的快门时滞 (与EOS 1V相当)。在动态范围方面,目前的看法是如果单 个像素面积太小,受到太多的光照,电荷充满后会 溢出到相邻像素,产生高光溢出。根据视觉习惯, 目前135面积CCD(CMOS)的动态范围已与胶片 接近。而且,人类对已知材料的灵活运用是惊人 的,在135画幅面积以下,富士公司使用了 Super CCDSR技术将CCD的动态范围扩展到接近普通 负片水平,可见就CCD(CMOS)现状而言,对它的 创新运用也会成倍地提高性能,何况将来。 目前,按照测试,在人像摄影中,由于胶片和数 码两种摄影系统的模量传递特性不同,数码相机仅 以1000万高质量像素的的清晰度就胜过6×5底片的 1亿像素;同理,像素较低的数码相机和理论像素超 过其数倍的胶片比较,在成像上后者并无优势 (注 1)。在分辩率上,就视觉而言,在正常光线下800万像 素的高档“消费类数码相机”的成像已超越135胶片 相机。(限于篇幅,笔者将在另外的文章中引经据典 和用图片对此说明)。 因此,在技术发展到一定时,小面积CCD (CMOS)将达到大画幅胶片的成像水平;当然,大面积 CCD(CMOS)有更好的质量,但是已超越了实用。 数码照片已和相机合二为一,只要你有足够的 精力,你可以每天拍摄一万张照片。这好像一个天方 夜谭,但你的确已经触摸和使用了这个神奇的科技。 尽管胶片的偏激卫道士喋喋不休地数落着数码相机 的缺陷,但胶片巨头柯达和富士不断减产、裁员、停 厂并在数码领域另攀高枝,胶片、数码两者前途显而 易见。 数码技术正飞快地发展,不久它将把胶片挤在 角落,但胶片仍将在特殊领域和环境中继续发扬光 大,与机械相机成为长期绝配。 数码相机的成功正颠覆着传统摄影术的理念, 各种传统技术纷纷移植数码技术的精髓,这些技术 的移植主要是为了解决拥有传统的昂贵的照相设备 的用户,这样,出现了诸如数码后背之类产品,但终 究是权宜之计。 4 没落的皇族—单镜头反光数码相机 步入数码领域后,凭借大量传统使用者和原来 昂贵镜头拥有者的支持,拥有单反技术的厂家也拼 命推波助澜,单镜头反光数码相机把传统单反的霸 气带进了数码领域,并自称为高档相机、专业相机。 附图4是数码单反成像原理。 电子数字成像 33 2007年 第2期 影 像 技 术 会由CCD感知而反映在电子取景器和LCD显示 屏中,可以预览曝光后的影象。当然,数码单反相 机的取景器并非一无是处,光学取景器观察到的 景物在现阶段较电子取景器更清晰,但后者正迎 头赶上,尤其是大尺寸的LCD显示屏和高精度 EVF已经出现在数码相机上,不论取景和预览都 更清楚、方便。 5 新的王者—单镜头电子取景数码相机 就数码相机的称谓,笔者认为把Canonpro1、 Nikon8800这样的数码相机叫做 “消费类数码相 机”和“准单反数码相机”是非常含糊、定义错误和 可笑的。正确的称呼应比照历史上对旁轴取景相 机、双镜头反光相机、单镜头反光相机的命名,我 认 为 应 称 其 为 “单 镜 头 电 子 取 景 数 码 相 机 (DSLE)”。 就佳能而言,单镜头电子取景数码相机PRO 1对数码单反相机EOS300D的挤压是明显的,同 时也分流了EOS350D、EOS20D的用户。根据调 查,一个没有库存镜头的普通消费者更愿意选择 PRO1。 笔者对PRO 1和EOS350D作了实用比较, PRO1拥有佳能引以为傲的L镜头,变焦范围28— 200,镜头使用了超声波马达对焦(USM),它包括 了一片超低色散镜片和一片天然莹石镜片,可以 很好地控制色散。另外它还加入了两片非球面镜 片用于控制像差。莹石具有低色散的特性,但是由 于获取加工不易,因此价格高昂。 Canonpro1移植了佳能公司在传统相机和数 码相机领域的众多优秀成果,是难得出现的集大 成者。PRO1成像非常优秀,如果用220DPI的印 刷精度和420×297毫米(A3)幅面,可以输出色彩 丰富、动态优良、锐度颇高的精美的照片。笔者另 有几只传统的佳能L镜头,购价均在一万元以上, 这些L镜头有些还不含有萤石镜片。所以仅仅 PRO1拥有的L镜头的价值,就足够换取一套EOS 350D套机或EOS20D机身。PRO 1何以如此贱 价,是因为SONY推出了拥有蔡斯镜头的售价仅 数千元的828,可见竞争对消费者的好处。所以拥 有传统相机生产技术的厂商更愿意把镜头和机身 分开卖,而数码单反相机正是可以分开卖的商品。 PRO1的缺点是时滞稍大。 反观数码单反相机EOS350D,虽然有比PRO 1大得多的图象传感器,但随带的镜头仅是18—55 (28—88)的普通镜头,套机的成像比PRO1有一 定差距。如果换用价格10000元的17—35L镜头(换 算在EOS350D上为27.2—56),在相同焦距时对 同一远景拍摄,放大到A4幅面时,两者输出的照 片相似,对比高光和暗部,大CMOS的优点不明 显。但这时EOS350D+17—35L已高达16000元,还 需要再添置35—200焦段的镜头才能与PRO1相 当(估计价格已近3万元)。同时,EOS350D不能在 LCD上预览取景,在取景器中观察到的景物和最 终成像,受测光影响有差异,在复杂光线如早晨和 黄昏时更甚。为了正确曝光,需要回放影像不断手 动调整曝光组合,或需要有经验的摄影师作曝光 补偿。同时不能俯仰取景,但时滞较小。 经过我们比较可知,如果把先进技术和材料 (如1670万像素的全尺寸CCD或CMOS)用在象 PRO1这样的单镜头电子取景数码相机上,可以 达到同级数码单反相机 (EOS1DsMARKⅡ)的 成像水平。并且,只要加上一个卡口,PRO1就可 以更换镜头,这对佳能这样的厂商是易如反掌的。 而即便这样,其价格也会远较EOS1DsMARKⅡ 低,体积、重量也会远较EOS1DsMARKⅡ小。反 之则不可,如果把先进的电子取景技术移植到 CanonEOS1DsMARKⅡ,它就变成了“PRO 1”。 图5佳能EOS350D型数码单反相机 电子数字成像 32 影 像 技 术 2007年 第2期 由图可见,数码单反的取景、测光和传统单反 一脉相承,透过光学取景器看到的景物和曝光在 CCD上的影像常常是有出入的,由于反光镜抬起 前CCD不受光,因此不能预览影象、不能记录活 动影象。如果取景器无人遮挡,从取景器反射下去 的光线也能干扰测光。再者,在安静环境和特殊环 境按下快门时,单镜头反光相机不可割舍的反光 镜会抬起,产生了振动,产生了声响。单镜头反光 相机靠五棱镜折射取景,这在当时是一项很先进 的技术,但同时大大增加了制造难度、成本、体积 并使保养困难。 从实际观测可知,数码单反只是在快门按下 后,才是数码相机。所以数码单反相机更确切的 称谓似乎应该是“单镜头反光数码后背相机”。附 图4是LCD取景的普通数码相机的成像原理,从 图可见,在普通数码相机电子取景器 (EVF)或 LCD显示屏上看到的景物,是由CCD感应到的光 线经相机处理后,放在电子取景器或LCD显示屏 上的,任何手动调节影响到曝光组合的变化,都 会由CCD感知,而反映在电子取景器和LCD显示 屏中,按下快门后也是这个CCD将先前看到的景 物忠实地放在存储器上。这个令人愉悦的过程满 足了人类从摄影术诞生后即产生的幻想,获得一 张看到的和得到的、是基本相同的而不是相似的 影像。 换句话说,电子取景这个技术的出现划时代 地使人们通过调节曝光组合,能在复杂光线中得 到和看到与实景相同的曝光后的预览影象;而数 码单反相机在曝光前用自然景象,曝光后用经处 理后的影象让你观看,人眼与CCD对光线的感知 不相同,并且幅面大小也有差异。这是电子取景数 码相机和数码单反相机的重要区别之一;同时电 子取景数码相机的取景屏可以多角度翻转,便于 各种情况的取景,取代了单镜头反光相机的多种 昂贵、复杂的取景器,这是电子取景数码相机和数 码单反相机的重要区别之二。 佳能PRO1、索尼828、索尼R1采用了以上技 术,在手动档关闭了环境亮度补偿,调节曝光组合 电子数字成像 单镜头反光数码相机取景示意图 单镜头反光数码相机曝光示意图 电子取景数码相机取景示意图 电子取景数码相机曝光示意图 图 4 单镜头反光数码相机成像原理示意图 镜头 五棱镜 取景器 反光镜 入射光线 镜头 五棱镜 取景器 入射光线 反光镜抬起 CCD CCD LCD屏 处理/存储 镜头 入射光线 电子取景器 CCD LCD屏 处理/存储 CCD 处理 存储 镜头 电子取景器 入射光线 CCD LCD屏 处理 存储 33 2007年 第2期 影 像 技 术 会由CCD感知而反映在电子取景器和LCD显示 屏中,可以预览曝光后的影象。当然,数码单反相 机的取景器并非一无是处,光学取景器观察到的 景物在现阶段较电子取景器更清晰,但后者正迎 头赶上,尤其是大尺寸的LCD显示屏和高精度 EVF已经出现在数码相机上,不论取景和预览都 更清楚、方便。 5 新的王者—单镜头电子取景数码相机 就数码相机的称谓,笔者认为把Canonpro1、 Nikon8800这样的数码相机叫做 “消费类数码相 机”和“准单反数码相机”是非常含糊、定义错误和 可笑的。正确的称呼应比照历史上对旁轴取景相 机、双镜头反光相机、单镜头反光相机的命名,我 认 为 应 称 其 为 “单 镜 头 电 子 取 景 数 码 相 机 (DSLE)”。 就佳能而言,单镜头电子取景数码相机PRO 1对数码单反相机EOS300D的挤压是明显的,同 时也分流了EOS350D、EOS20D的用户。根据调 查,一个没有库存镜头的普通消费者更愿意选择 PRO1。 笔者对PRO 1和EOS350D作了实用比较, PRO1拥有佳能引以为傲的L镜头,变焦范围28— 200,镜头使用了超声波马达对焦(USM),它包括 了一片超低色散镜片和一片天然莹石镜片,可以 很好地控制色散。另外它还加入了两片非球面镜 片用于控制像差。莹石具有低色散的特性,但是由 于获取加工不易,因此价格高昂。 Canonpro1移植了佳能公司在传统相机和数 码相机领域的众多优秀成果,是难得出现的集大 成者。PRO1成像非常优秀,如果用220DPI的印 刷精度和420×297毫米(A3)幅面,可以输出色彩 丰富、动态优良、锐度颇高的精美的照片。笔者另 有几只传统的佳能L镜头,购价均在一万元以上, 这些L镜头有些还不含有萤石镜片。所以仅仅 PRO1拥有的L镜头的价值,就足够换取一套EOS 350D套机或EOS20D机身。PRO 1何以如此贱 价,是因为SONY推出了拥有蔡斯镜头的售价仅 数千元的828,可见竞争对消费者的好处。所以拥 有传统相机生产技术的厂商更愿意把镜头和机身 分开卖,而数码单反相机正是可以分开卖的商品。 PRO1的缺点是时滞稍大。 反观数码单反相机EOS350D,虽然有比PRO 1大得多的图象传感器,但随带的镜头仅是18—55 (28—88)的普通镜头,套机的成像比PRO1有一 定差距。如果换用价格10000元的17—35L镜头(换 算在EOS350D上为27.2—56),在相同焦距时对 同一远景拍摄,放大到A4幅面时,两者输出的照 片相似,对比高光和暗部,大CMOS的优点不明 显。但这时EOS350D+17—35L已高达16000元,还 需要再添置35—200焦段的镜头才能与PRO1相 当(估计价格已近3万元)。同时,EOS350D不能在 LCD上预览取景,在取景器中观察到的景物和最 终成像,受测光影响有差异,在复杂光线如早晨和 黄昏时更甚。为了正确曝光,需要回放影像不断手 动调整曝光组合,或需要有经验的摄影师作曝光 补偿。同时不能俯仰取景,但时滞较小。 经过我们比较可知,如果把先进技术和材料 (如1670万像素的全尺寸CCD或CMOS)用在象 PRO1这样的单镜头电子取景数码相机上,可以 达到同级数码单反相机 (EOS1DsMARKⅡ)的 成像水平。并且,只要加上一个卡口,PRO1就可 以更换镜头,这对佳能这样的厂商是易如反掌的。 而即便这样,其价格也会远较EOS1DsMARKⅡ 低,体积、重量也会远较EOS1DsMARKⅡ小。反 之则不可,如果把先进的电子取景技术移植到 CanonEOS1DsMARKⅡ,它就变成了“PRO 1”。 图5佳能EOS350D型数码单反相机 电子数字成像 32 影 像 技 术 2007年 第2期 由图可见,数码单反的取景、测光和传统单反 一脉相承,透过光学取景器看到的景物和曝光在 CCD上的影像常常是有出入的,由于反光镜抬起 前CCD不受光,因此不能预览影象、不能记录活 动影象。如果取景器无人遮挡,从取景器反射下去 的光线也能干扰测光。再者,在安静环境和特殊环 境按下快门时,单镜头反光相机不可割舍的反光 镜会抬起,产生了振动,产生了声响。单镜头反光 相机靠五棱镜折射取景,这在当时是一项很先进 的技术,但同时大大增加了制造难度、成本、体积 并使保养困难。 从实际观测可知,数码单反只是在快门按下 后,才是数码相机。所以数码单反相机更确切的 称谓似乎应该是“单镜头反光数码后背相机”。附 图4是LCD取景的普通数码相机的成像原理,从 图可见,在普通数码相机电子取景器 (EVF)或 LCD显示屏上看到的景物,是由CCD感应到的光 线经相机处理后,放在电子取景器或LCD显示屏 上的,任何手动调节影响到曝光组合的变化,都 会由CCD感知,而反映在电子取景器和LCD显示 屏中,按下快门后也是这个CCD将先前看到的景 物忠实地放在存储器上。这个令人愉悦的过程满 足了人类从摄影术诞生后即产生的幻想,获得一 张看到的和得到的、是基本相同的而不是相似的 影像。 换句话说,电子取景这个技术的出现划时代 地使人们通过调节曝光组合,能在复杂光线中得 到和看到与实景相同的曝光后的预览影象;而数 码单反相机在曝光前用自然景象,曝光后用经处 理后的影象让你观看,人眼与CCD对光线的感知 不相同,并且幅面大小也有差异。这是电子取景数 码相机和数码单反相机的重要区别之一;同时电 子取景数码相机的取景屏可以多角度翻转,便于 各种情况的取景,取代了单镜头反光相机的多种 昂贵、复杂的取景器,这是电子取景数码相机和数 码单反相机的重要区别之二。 佳能PRO1、索尼828、索尼R1采用了以上技 术,在手动档关闭了环境亮度补偿,调节曝光组合 电子数字成像 单镜头反光数码相机取景示意图 单镜头反光数码相机曝光示意图 电子取景数码相机取景示意图 电子取景数码相机曝光示意图 图 4 单镜头反光数码相机成像原理示意图 镜头 五棱镜 取景器 反光镜 入射光线 镜头 五棱镜 取景器 入射光线 反光镜抬起 CCD CCD LCD屏 处理/存储 镜头 入射光线 电子取景器 CCD LCD屏 处理/存储 CCD 处理 存储 镜头 电子取景器 入射光线 CCD LCD屏 处理 存储