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从5D Mark III与D800展望全幅数码单反的发展趋势

 柳灞牧笛 2012-07-03

2012年2月7日,尼康发布了拥有3,630万有效像素的D800/D800E,紧接着2012年3月2日,佳能EOS 5D Mark III发布。在尼康D800发布的前提下,这次佳能新主力全幅的登场让人感觉日本相机厂商之在商业操作上互利的默契。不多说了,还是就事论事说说相机吧。

 

从5D Mark III与D800展望全幅数码单反的发展趋势

图1

 

一、从5D Mark II到5D Mark III

 

  首先,让我们先看看从5D Mark II到5D Mark III,有了哪些方面的升级。

 

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图2

 

  笔者曾经在5D2发布的时候写了《永远不给你完美——Canon EOS 5D Mark II》,看来佳能似乎也意识到了这一点,这次给消费者带来了一台“完美”的相机。从上表看来,5D Mark III相比前代机型5D Mark II除了像素以外,在对焦系统、取景器视野率、高感表现、连拍能力、记录媒体等方面相对5D2有了较大提升。如果撇开与尼康D800的3630万像素的比较,5D3可谓是一台已经近乎“完美”的相机。当然,读者千万别指望5D3在参数上的“完美”能与1D系列的“完美”包含相同的意义。就比如说对焦系统,按照佳能公司影像信息消费产品本部第二事业部副事业部长大原经昌先生的说法,5D Mark III在对焦模块上“与1DX的基础设计是相同的”,但1DX更“稳定”、更“可靠”,在“智能方面更高一点、快速应对反应也是更强一些”。由此可见一斑,此“完美”非彼“完美”啊!不过,毕竟这也算是佳能给消费者一个面子上的交代了。5D Mark III对于一般杂志、影楼、报刊、摄影发烧友用户来说,确实也已经够用了。在像素“够用”的基础上弥补5D2的那些短板,使之成为一部“完美的相机”确实对于很多人(特别是还没有拥有135全画幅数码单反的佳能摄影发烧友)来说具有致命的吸引力。

 

二、关于像素

 

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图3

 

  这次佳能发布的5D Mark III最让人纠结的就是像素问题。之所以会产生这个令人纠结的像素问题,不是因为2230万像素太少了,而是因为之前尼康推出了拥有3630万像素的D800。在图3中红色部分是5D Mark II的像素大小,而5D Mark III的像素只比前者大了蓝色这很小的一圈。然而,尼康D800的3630万像素CMOS相对输出的图像则要大很多(图中的橙色部分)。如果单就像素量而论,5D3确实彻底败给了D800。对于为什么佳能不大幅度升级像素,按照佳能公司影像信息消费产品本部第二事业部副事业部长大原经昌先生的说法,5D Mark III之所以仍旧使用2000万像素级别的图像传感器,是因为要得到一部“整体非常平衡”的相机。然而,是“平衡”还是“够用”这个问题对于不同的使用者来说答案可能是完全不同的。摄影发展到如今,细分化的摄影领域对于相机性能特点的要求也因此大有不同。

三、到底多少像素才“够用”?

 

  到底多少像素才“够用”?这始终是一个相对性的问题,既然是一个相对性的问题,那答案自然也是相对性的。5D MarkIII的2230万像素够用吗?对于某些用户群,确实已经很够用了,因为2230万像素如果在不进行裁切的情况下,以每英寸300点的精度(照片与杂志常用的输出分辨率)可以输出长48.77厘米,宽32.51厘米的照片,如果以每英寸240点的精度(高精度大幅输出常用的分辨率),则可以输出长60.96厘米,宽40.64厘米的照片。这么大的照片对于一般用户而言,那是完全够用了。然而,对于专业风光或商业用户而言,像素永远是不嫌多的。在输出1米或更大的巨幅高精度照片时,2230万像素诚实讲是不够用的!所以,尼康了解那些风光摄影师与商业摄影师对高像素的要求,锐意推出了D800/D800E,把数码单反相机的有效像素推到了3,630万的新高度。

 

四、分辨率与高感之矛盾的解决之道——像素合并技术

 

  数码相机发展到如今,在相同感光面积、相同技术条件的前提下,高像素与高感似乎是一对不可调和的矛盾。要有良好的高感表现,就要保证单个像素有足够大的面积,然而,要保证单个像素有足够大的面积,就必须把单位面积的像素量限制在一定范围内。“良好的高感表现”与“超高分辨率”似乎不能兼备于一台相机之中。然而,实际上这对矛盾是可以通过技术手段来解决的,前提是相机要有速度足够快的图像处理器。

 

  在可预见的将来,为了实现超高分辨率与良好的高感表现兼备与一部相机之中,相机厂商会使用“像素合并技术”。“像素合并技术”将相对完美地解决分辨率与高感之矛盾。

 

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图4

 

  要说像素合并技术,那就要先说说超高像素图像传感器。因为超高像素图像传感器是像素合并技术的基础。回想2010年8月20日佳能曾经发布过一款APS-H尺寸拥有1亿2千万(13,280×9,184像素)CMOS影像传感器。如果佳能可以在APS-H尺寸做上1亿2千万像素,那么在稍大一点的135全画幅上做出同样的1亿2千万像素应该不成问题。而且,从索尼的NEX-7实拍的样张可以看出,在当前技术条件下,高密度图像传感器是可以输出图像质量十分优秀的照片的。如果以尼的NEX-7的Exmor APS HD CMOS Sensor(23.5 x 15.6 mm) 2430万 有效像素的技术来制造36 x 24mm 135全画幅图像传感器的话,可以使全画幅图像传感器的像素达到5727万有效像素。如果以G12的1/1.7" CCD (7.44 x 5.58 mm) 1000万有效像素图像传感器密度来制造36 x 24mm 135全画幅图像传感器的话,可以使全画幅图像传感器的像素达到3亿0593万有效像素。如果以Sony Cyber-shot DSC-TX200V的1/2.3"(6.17 x 4.55 mm) 背照式CMOS 1820万有效像素密度的技术来制造全副36 x 24mm 135全画幅图像传感器的话,可以使全画幅图像传感器的像素达到5亿6012万有效像素。

 

  在此,有人可能会说,在理论上图像传感器生产商在当下的技术条件下或许真的可以生产出如此以亿计数的图像传感器,但是,请不要忽视单反之画质与小DC之画质的本质区别!是的,单反之所以有如此出色的画质,这和单像素感光面积的大小直接相关。据笔者所收集的资料显示,在相同技术条件的背景下,要实现“单反画质”一般单反相机所装备的图像传感器的单个像素面积是一般DC的9-15倍。然而,要知道所谓的“单反画质”主要是指在高感光度下仍旧具有良好实用的成像质量而言。如果抛开高感能力,单单在ISO100这样的低感光度设置上进行拍摄,DC与数码单反之间的画质差距就会变得很小。下面我们就以佳能G12与佳能EOS 1000D之间的对比来说明这个问题
佳能G12装备一片1/1.7" CCD (7.44 x 5.58 mm),而佳能EOS1000D装备的是APS-尺寸CMOS(22.2 x 14.8 mm)。一部小DC,一部大单反,同为1000万像素量级,图像传感器面积大小相差近8倍,在一般人眼中它们之间在画质上应该无论在什么方面都有很大的区别,但事实果真如此吗?

 

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图5

 

  在图5中,左边是装备1/1.7" CCD (7.44 x 5.58 mm)的佳能G12,右边是装备APS-C CMOS(22.2 x 14.8 mm)的EOS 1000D,同为1000万像素量级,他们在低感光度下的表现,在分辨率上几乎相同!

 

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图6

 

  除了在分辨率上不相上下之外,G12与EOS 1000D在色彩深度表现上只有5%的差别,而在动态范围表现上,G12甚至还优于EOS 1000D。EOS 1000D唯一明显占优的就是在高感光度下的良好成像能力,在这方面EOS 1000D要优于G12近4.5倍。

 

  现在,让我们回到“超高像素135全画幅图像传感器”这个话题。如果目前的技术条件在G12这样的像素密度下,可以做到如此优秀的低感成像画质,那么把G12的单个像素面积再扩大近3倍做出一个拥有1亿2千万像素的135全画幅图像传感器,在理论上更应该保持与目前单反相差不多的低感画质。

 

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图7

 

  现在,再让我们回到“像素合并技术”这个话题。何为“像素合并技术”?就是指将图像传感器上的4个像素点通过软件算法合并为一个像素使用,从而达到提高“单个像素”的感光面积,并最终提高高感光度下成像能力的目的。如果需要更高的感光度,甚至可以把16个像素点通过软件算法合并为一个像素使用。

 

  如果在前面提到的块1亿2千万像素的135全画幅图像传感器上使用“像素合并技术”就可以做出这样一部相机:这部拥有“像素合并技术”的相机,在拍摄风光照商业照之类的需要超高分辨率的照片时,可以使用1亿2千万超高像素,并在ISO100 - ISO800之间进行拍摄。在拍摄弱光条件下的对象时,可把4个像素合并成为一个像素使用(像素从1亿2千万合并到3000万),ISO设置在1600-12800时仍能输出不错画质的照片。如果需要更高的感高度,则可以把16个像素合并成为一个像素使用(像素从1亿2千万合并到750万像素),在这种设置的条件下,ISO在25600-204800时仍能输出不错画质的照片!要知道750万像素已经足够一般的新闻报道摄影使用了。

 

  超高像素全画幅图像传感器+超快图像处理器+像素合并技术=一部真正全能而且平衡的相机。

五、新画幅单反出现

 

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图8

 

  传统画幅数码单反相机的图像传感器都是以长宽比3:2的形式出现,然而,在艺术摄影类照片中会大量使用长宽比小于3:2的画幅形式。如果把3:2画幅裁切为正方画面,则会损失33%的有效像素。而且3:2的画幅形式也没有充分发挥圆形光学镜头的成像潜力。

 

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图9

 

  最能有效利用光学镜头成像潜力,并符合艺术摄影常用构图裁切的图像传感器画幅应该是4:3形式。因此,在可预见不久的将来4:3(36 x 27mm)全画幅数码单反将独树一帜。

 

六、感光度新标准

 

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图10

 

  在胶片摄影时代,由于高感光度胶片很少实际应用,所以一般感光度都在ISO 50-1600之间,这样的感光度标称完全没有问题。然而,到了数码摄影时代,随着图像传感器制造技术的提升,超高感光度层出不穷。例如新的EOS 1D X 最高感光度达到ISO 204800,这样多位数字感光度标称非常不方便相机显示与实际使用中摄影师的辨认。而且由于相机生产商没有一个统一的国际监管机构,检测其实际标称参数,并对其进行行业监管。为了吸引消费者眼球,或引诱消费者升级换代相机,各大相机生产商常常在一些相机参数上进行一定程度的“虚标”,以虚抬参数。特别在感光度上,目前各大厂商都存在一定虚标问题。结合以上两方面的原因,一个有实际监管的,行业统一的新感光度标准,必须要产生。

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