2010年数码影像类产品技术综述:核心技术创新年
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导言:技术创新使得2010年数码影像领域精彩纷呈,一些让人激动的新技术和新应用快速普及,让之前的很多难以实施的拍摄更加容易实现。
去年试水的新技术和新功能在今年得到了大范围的普及。在2010年数码相机领域涌现了大量的新技术和新应用。这些新技术中包括新型影像传感器的大量使用、超大变焦比镜头应用、快速对焦系统继续发展、高清视频拍摄能力的广泛采用、HDR高动态范围和全景等新技术得到大规模应用、智慧与场景模式更加智能等等。而最大的亮点是EVIL数码相机迅速发展壮大,取得了用户的普遍认可。另外,3D照片开始出现,相机的视频拍摄功能也步入了实用化。数码相机的相关周边设备也有一些较大的变化,存储卡之争以SD卡的成功告一 。
影像传感器:新技术带来变革
作为核心部件的影像传感器,一直是近年技术创新的焦点。今年新型影像传感器技术得到更大的应用普及,主要有索尼开发的背照式CMOS(Exmor R CMOS)和富士胶片的Super CCD EXR。
背照式CMOS将传统CMOS位于最上层且“遮挡”光电二极管接受光线的布线转移至芯片的下层,通过微透镜和色彩滤镜的光线可最大限度地被光电二极管吸收,最终达到了相当于传统CMOS的2倍感光能力。由于索尼放开了背照式CMOS的供货,所以今年各厂商纷纷推出了搭载背照式CMOS影像传感器的机型,使这一新技术获得了极大的推广和应用。2010年富士胶片开发的Super CCD EXR技术也值得高度关注。Super CCD EXR技术通过对CCD上红绿蓝3种颜色的感光二极管进行重新排列的设计,将斜向相邻的像素点设为相同颜色,使感光能力达到原来的两倍。Super CCD EXR的运用使用户可以在一张照片上分别实现高分辨率、高感光度低噪点、高动态范围3种影像模式之一,大大提高了拍摄能力,遗憾的是截至目前只有富士的数码相机产品使用了这一种新技术。以上两种新型影像传感器的实用意义在于进行高感光度拍摄时图像噪点的大幅度减少,提高了画面的纯净度,使高感光度拍摄功能不再是个“摆设”。
无论是搭载了背照式CMOS还是Super CCD EXR的数码相机,都能使小型便携式数码相机更加轻松地应对弱光环境的拍摄,在拍摄夜景或低照度环境时也能获得清晰和低噪点的高质量照片。
视频拍摄:高清视频成为标配
与家用数码摄像机相比,数码相机具有更大面积的影像感应器和大变焦比的镜头两项优势。2010年,数码相机的视频拍摄功能已经不再新奇,并且数码相机的视频规格由原来的标清视频普遍升级至高清720p或全高清1080p,高清视频拍摄成为了主流的标准配置。这主要是得益于影像感应器技术的不断提升、图像处理引擎处理数据能力的持续增强、缓存容量不断加大。在数码相机高清视频拍摄功能的冲击下,家用高清DV只能另寻突破口和卖点,例如3D摄像DV、闪存掌上DV和可投影DV等类型的产品。
虽然说眼下数码相机与家用高清摄像机在视频拍摄方面存在相当大的竞争关系,但是目前数码相机的高清视频功能还处于“新生”阶段,与家用数码摄像机相比,在对焦速度和连续拍摄时间等方面还是存在一定的差距,大部分数码相机在视频拍摄时的对焦和追焦速度也普遍比家用数码摄像机要慢。在今年的测试中CHIP看到,有些机型在拍摄高清视频的状态下无法实现光学变焦,只能使用数码变焦,使得影像质量的损失非常大,同时也浪费了镜头的光学变焦能力。总之,目前大部分数码相机的高清视频功能虽然普及,但仍旧处于发展阶段,功能还不算完美。但随着未来对焦技术和影像处理引擎技术的进步,用户将可以真正体验到数码相机拍摄视频的魅力。
拍摄功能:智能化拍摄的普及
今年消费级数码相机中,新智能技术也在产生着巨大的影响力。HDR高动态范围、全景和智能化拍摄得到了更全面的普及,从时尚纤薄型的数码相机到中端数码单反相机都可见到这些功能的“身影”。
HDR高动态范围技术的运用,能够获得更接近甚至超过胶片效果的高动态范围图片,更好地保留了影像中暗部和亮部的细节和层次。全景拍摄功能能够突破镜头焦距的局限,获得更广阔视角的影像。智能化的拍摄功能将以往的各种预置场景模式综合运用到一张照片之中,在提升了应用便利性的同时也获得了更加良好的影像。到2010年,具备智能拍摄功能等高级应用功能的产品如“雨后春笋”般涌现,短短一年的时间里HDR高动态范围、全景拍摄和智能化拍摄功能已经成为大部分数码相机的标配。
2010年新加入的智能化拍摄模式,综合运用了各项机内调整功能,缓解了以往在单独场景模式下只能对照片进行一项调整的局限。它可对照片中各部分的不足,分别施以不同方式的调整来获得优良的影像。用户只需构图和按下快门拍摄,相机可自动完成后期的制作,完全抛开了对电脑软件的依赖。今年,HDR高动态范围、全景和智能化拍摄功能已经成为数码相机的标准配置,这些功能极大地增加了应用范围,使得拍摄更便捷、更有乐趣。
机身结构:小体积与大变焦比的统一
传统意义上,镜头变焦比和机身体积是永远难以调和的矛盾——镜头在增加变焦比时,机身也就要相应地增加体积。直到潜望式镜头出现后,这一矛盾才得到了部分解决,但也只是解决了时尚纤薄型数码相机的镜头变焦问题,其镜头变焦比普遍保持在3~4倍的量级。对于便携长焦和超大变焦比的数码相机来说,由于镜头的变焦比较大(5~20倍),镜头必须采用前后伸缩的方式来实现更大的变焦比,这无疑将增加机身的体积。在2010年,这一矛盾得到了更好的解决,使用潜望式镜头的机型将镜头的变焦比普遍都加大到4~5倍,大部分的便携长焦型数码相机的镜头达到了10倍的变焦比,超大变焦比的数码相机甚至将镜头的变焦比增加至15~35倍。究其原因,是各厂商在数码相机中通过改进镜头的镜片(减少镜片数量或使用摄像机镜头里的镜片)和光学结构,在扩展广角端焦距(24mm~28mm)的同时,加大了长焦端的焦距,从而在有限的体积内实现了更大的变焦能力。尤其是佳能的PowerShot SX30IS,在保证广角端24mm焦距的同时,更实现了长焦距端840mm的35倍变焦比。
从以上看来,今年的消费级数码相机无论是时尚纤薄型、便携长焦型还是超大变焦比型产品,都正通过逐步完善应用功能、消减重量体积和拓展镜头能力,加强自身的竞争实力,以跟上影像技术发展的步伐。
新结构相机:EVIL大发展
从2008年开始,EVIL数码相机正式加入了数码相机这个大家族。这种新型的可更换镜头数码相机在数码单反相机的基础上,通过改进机身的光路结构来达到缩小机身体积和减少重量的目标。今年EVIL数码相机开始出现使用APS-C画幅影像传感器的产品,与目前入门级和部分中端数码单反相机的影像传感器尺寸相同。目前EVIL数码相机已经有超过10款不同的型号在市场上销售,其价格处于“专业级卡片数码相机”和中端数码单反之间。从今年的数码相机市场上来看,EVIL数码相机取得了很大的成功,未来必定促使已生产EVIL数码相机的厂商(奥林巴斯、松下、索尼、三星和理光)加大研发和推广的力度,一些数码单反相机市场中的镜头厂商(肯高)也开始“摩拳擦掌”,准备加入到EVIL数码相机的竞争行列之中。
在数码单反相机市场中销售业绩不佳的索尼,在2010年秋季发布了两款改进机身光路结构的数码单电相机SLT-A55和SLT-A33。数码单电相机和EVIL数码相机取消反光镜的结构不同,它采用固定不动的半透明反光镜,透射入镜头的小部分光线反射到半透镜上方的AF模块中用以实现持续检测对焦,绝大部分的光线投射到传感器上用以曝光,并使用电子取景器(EVF)代替光学五棱镜(OVF)。这种半透镜技术的优点是能加快相机的连拍和持续对焦速度,因此SLT-A55的高速连拍速度可达每秒10张,而且拍摄视频时能够对运动物体进行持续对焦。从这一点上说,这些技术使中低端数码单反相机具备了与高端专业单反相机相媲美的性能。
从今年数码相机的市场上看,一些在数码单反相机领域处于弱势的厂商,已将EVIL数码相机作为拓展市场的重要产品类型。在未来,更有可能凭借这类产品对主流的数码单反相机产生威胁。
对焦性能:对焦速度大幅提升
2010年之前,数码相机尤其是时尚纤薄型产品在自动对焦速度方面颇受诟病,主要是因为这些小巧的数码相机都使用了对比度检测的自动对焦方式,而对焦系统性能和影像处理引擎存在的局限性,所以对焦速度通常都并不理想。
在2010年,数码相机的自动对焦速度有了飞速提升,这主要归功于3项技术的升级与创新,它们分别是自动对焦系统和影像处理引擎的升级、相位检测对焦技术的引入、半透镜技术的采用。各厂商对自动对焦系统和影像处理引擎性能进行了较大的提升,影像处理引擎所能够处理的数据量更大、更快,极大地提升了小型数码相机的自动对焦速度。例如松下的DMC-FZ100GK和DMC-GF2就分别使用了音速AF和光速AF对焦系统,在实际测试中,音速AF在视频拍摄时变焦或追焦的速度表现可与家用数码摄像机相媲美,而光速AF更是达到了准专业数码单反的对焦速度。另外,卡西欧也通过升级影像处理引擎,改善了对焦速度和快门时滞。在相位检测对焦技术方面,富士公司将这种用于数码单反相机上的对焦技术集成在Super CCD EXR影像传感器之中,推出了首款使用这项对焦技术的机型FinePix F305EXR,使F305EXR在使用相位检测对焦状态下的自动对焦速度达到了惊人的0.158s。
在前面提到过的半透镜技术方面,索尼的SLT-A55利用半透镜上的小部分反射光供给机内的相位检测对焦模块,对构图中的景物进行持续不间断的自动对焦。因此,SLT-A55在视频的连续对焦和静态影像的追焦速度方面获得了极大的提高,速度已经与中端或高端级家用摄像机不相上下,遥遥领先于其他可拍摄视频的数码单反相机。在传统数码单反相机中,尼康发布了可在高清视频拍摄中实现连续自动对焦的D3100和D7000。可以说今年的数码相机普遍将对焦速度进行了极大的提升,提高了数码相机拍摄视频的实际应用效果。
3D影像:初步崭露头角
在3D电影和3D电视机开始走进电影院和寻常百姓家中之际,数码相机和DV也跟上了3D流行的脚步。索尼和松下作为3D影像的领导厂商,陆续推出了应用于数码相机的3D技术。
索尼发布的DSC-WX5C和DSC-TX9这两款相机可拍摄3D扫描全景照片,但它们并不具备双镜头,主要都是通过软件算法实现3D效果,并且还须连接到支持3D功能的索尼电视机上才可欣赏。
松下在3D相机上也不甘落后,推出了一款3D镜头,用于在其EVIL数码相机上实现3D照片和视频的拍摄效果。这支镜头将两个小镜头集成在一个常规尺寸的可更换镜头之中,在一块影像传感器上生成两幅有视差的影像,再通过机内软件运算,最终得到3D效果的影像。与前两种实现3D的方式不同,富士今年发布了可实现3D视觉效果的数码相机FinePix REAL 3D W3。这两款相机使用视差较大的双镜头和双CCD来实现3D的拍摄。这样的设计采用了与3D电影拍摄最接近的方式,也是最符合人眼所见的3D立体透视效果,而且不需要佩戴特殊眼镜就可观看。但总体而言,数码相机上的3D实现方式还没有统一的标准,3D的应用还处于初步的尝试阶段,市场对3D数码相机的应用并没有太高的关注度,目前3D数码相机或3D影像应用的实用意义不大。
在数码摄像机领域,松下分别推出了面向家用级和广播级的3D数码摄像机HDC-SDT750和AG-3GA1。其中,HDC-SDT750摄像机也是使用了内置两个并排镜头的3D转换镜头,从两个存在视差的角度拍摄并存到存储卡上,再通过摄像机中的软件合成为一套动态的3D视频。虽然与3D数码相机一样,目前的3D摄像机也是处于“摸着石头过河”的阶段,但是它已经成为今后影像产品的发展目标,各厂商也投入了很大的研发力量,未来必将成为数码影像领域的主流应用。
存储卡:大一统时代来临
以前,数码相机的主流存储卡可分为CF卡、SD卡、XD卡、MMC卡和记忆棒这5大类,犹如数码单反相机的镜头卡口那样,各厂商都有自己的一套存储卡标准。其中,以SD卡的衍生类型最多,从早期的SD存储卡到Micro SD存储卡和SDHC存储卡,再到最新的SDXC存储卡。目前最新的SDXC存储卡采用了3.0标准,起步容量为32GB,最大理论容量可达2TB,最高传输速度可达每秒300MB。目前,闪迪、松下、东芝和BUFFALO都发布了64GB容量的SDXC存储卡,KINGMAX更是抢先发布了容量为256GB的SDXC存储卡。
CF存储卡是最早出现的闪存类的存储卡,在推出之时具有较长的寿命、较高的单位尺寸容量和较高安全性的优点。因此,一直以来都是专业数码单反相机的主力存储介质,所以其生命力不衰。最新的CF存储卡由之前的4.1版标准已经升级到5.0版标准,理论上最大容量提高至144PB(144000TB)。CF存储卡5.0版标准更改进了接口定义,能够对剩余空间进行管理,从而改善了性能表现。此外,CF存储卡5.0版标准更针对高清视频进行优化,避免了视频丢帧的现象。
今年,准专业和专业数码单反相机都开始统一使用CF存储卡作为存储介质,中端和入门级数码单反相机以及卡片式数码相机主要以SDHC存储卡作为存储介质(三星的一些机型仍使用TF存储卡)。富士和奥林巴斯已经放弃了只有自家产品才使用的XD存储卡,改用SDHC存储卡作为其产品的存储介质;索尼由于还有自家其他产品(PSP和摄像机等)继续使用记忆棒的原因,所以采用了兼容记忆棒和SDHC存储卡的插槽来适应大趋势。
今年,SDHC存储卡已经成为消费级数码相机的主流存储介质。未来随着高速连拍和高清视频对容量需求的增加,SDXC存储卡将会取代SDHC存储卡成为主流的存储介质。
从今年数码相机上各项技术的发展来看,新型影像传感器的运用,高清视频功能的加强和普及,HDR高动态范围、全景以及智能化拍摄功能成为标准配置,镜头素质的整体提升,EVIL数码相机的发展,快速对焦技术的创新,3D功能的出现,存储卡技术的进步和标准的统一,我们不能再以惯常的眼光看待今日的数码相机了,它已经走向了更加广阔的影像领域。

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