背照CMOS/Supper CCD EXR/CCD大比拼!
泡泡網(wǎng)數(shù)碼相機(jī)頻道6月25日 我們都知道，傳感器尺寸才是決定成像畫質(zhì)是否優(yōu)秀的根本因素之一 ——傳感器尺寸越大，單個(gè)像素的開口率也就越大，感光性、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍也都會(huì)相應(yīng)提高。那么有沒有一種不增加傳感器尺寸也能提高感光性、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍的方法呢？答案是可以。
最早實(shí)現(xiàn)的是富士的Super CCD傳感器，但Super CCD傳感器是采用非傳統(tǒng)的蜂窩狀形式排列像素來提高使用面積，從而提高感光性、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍，可以說依然是提升了傳感器尺寸。真正完美實(shí)現(xiàn)不增加傳感器尺寸提高感光性、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍的是最新的背照式CMOS傳感器，因?yàn)椴捎煤推胀ǚ椒ㄏ喾础⑾驔]有布線層的一面照射光線的背面照射技術(shù)，背照式CMOS不受金屬線路和晶體管的阻礙，開口率（光電轉(zhuǎn)換部分在一個(gè)像素中所占的面積比例）可提高至近100%，從而實(shí)現(xiàn)不增加傳感器尺寸也能提高感光性、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍。
背照式CMOS傳感器：
在傳統(tǒng)CMOS感光元件中，感光二極管位于電路晶體管后方，進(jìn)光量會(huì)因遮擋受到影響。所謂背照式CMOS就是將它掉轉(zhuǎn)方向，讓光線首先進(jìn)入感光二極管，這樣一來就不受金屬線路和晶體管的阻礙，開口率（光電轉(zhuǎn)換部分在一個(gè)像素中所占的面積比例）可提高至近100%，從而提高低光照條件下的拍攝效果。
Super CCD EXR傳感器：
Super CCD是由富士公司獨(dú)家推出的，它并沒有采用常規(guī)正方形二極管，而是使用了一種八邊形的二極管，像素是以蜂窩狀形式排列，并且單位像素的面積要比傳統(tǒng)的CCD大。將像素旋轉(zhuǎn)45度排列的結(jié)果是可以縮小對圖像拍攝無用的多余空間，光線集中的效率比較高，效率增加之后使感光性、信噪比和動(dòng)態(tài)范圍都有所提高。
不過富士并沒有停止腳步，在去年研發(fā)出最新一代的Super CCD EXR傳感器。新的傳感器采用“雙重曝光控制”，即通過控制不同的曝光時(shí)間(電荷累積時(shí)間)以實(shí)現(xiàn)不同的感光度。在這種嶄新的結(jié)構(gòu)中，“A”和“B”兩組捕捉通道“先后”同時(shí)工作，最終“A”和“B”兩組通道所采集的圖像信息合并并生成最終圖像。這種電子控制使圖像捕捉實(shí)現(xiàn)了對高光和低光細(xì)節(jié)的全面捕捉。與以往不同的是，Super CCD EXR單位像素點(diǎn)的尺寸大小是完全一致的，這意味著EXR的動(dòng)態(tài)范圍得到了進(jìn)一步提升。
在對這兩種不同尋常的傳感器都進(jìn)行一定了解之后，我想大家都有一個(gè)疑問：“背照式CMOS和Super CCD EXR傳感器較普通的CCD傳感器究竟在成像上有什么不一樣？誰更優(yōu)秀？”我也有著相同的疑問，因此特地把這三種傳感器做了一次比較而寫下了本文。
我采用了三款分別使用普通CCD傳感器、背照式CMOS傳感器和Super CCD EXR傳感器的卡片機(jī)作為比較，其中普通CCD傳感器和背照式CMOS傳感器的尺寸均為1/2.3英寸，Super CCD EXR傳感器的尺寸為1/1.6英寸。首先我們來看看這三種傳感器在各級感光度下的成像差異。
普通CCD傳感器：ISO 100/200/400/800/1600/3200▲
背照式CMOS傳感器：ISO 125/200/400/800/1600/3200▲
Super CCD EXR傳感器：ISO 100/200/400/800/1600/3200▲
可以看出，與普通CCD傳感器相比，背照式CMOS傳感器和Super CCD EXR傳感器在高感光度下的控噪能力提升的非常明顯，尤其是背照式CMOS傳感器在ISO 3200時(shí)的控噪能力甚至比Super CCD EXR傳感器還稍好一點(diǎn)。但是背照式CMOS傳感器的成像銳度比較低，即使在低感光度下也比不過普通傳感器和Super CCD EXR傳感器。
很多相機(jī)在低感光度時(shí)的色彩還原度和飽和度都非常優(yōu)秀，然而隨著感光度的提高，往往會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏色或色彩飽和度大幅下降的情況。對于這三種傳感器在各級感光度下的色彩表現(xiàn)能力又是如何？我挑選了幾檔比較關(guān)鍵的感光度作為對比。
ISO 100和125（測試背照式CMOS卡片機(jī)起始感光度為125）：
普通CCD傳感器
背照式CMOS傳感器
Super CCD EXR傳感器
ISO 800：
普通CCD傳感器
背照式CMOS傳感器
Super CCD EXR傳感器
ISO 3200：
普通CCD傳感器
背照式CMOS傳感器
Super CCD EXR傳感器
可以看到，普通CCD傳感器在高感光度下雖然色彩還原度還可以，但銳度和色彩飽和度下降得非常厲害，已經(jīng)不存在多少實(shí)用價(jià)值。而背照式CMOS和Super CCD EXR傳感器在高感光度下不僅色彩還原精準(zhǔn)，飽和度也只是略微下降，只是成像銳度下降得比較明顯，但依然存在較高的實(shí)用價(jià)值。
接下來我們再看看這三種傳感器的實(shí)拍樣片，樣片都可以點(diǎn)擊看原圖。
普通CCD傳感器：ISO 100
普通CCD傳感器：ISO 800
普通CCD傳感器：ISO 3200
背照式CMOS傳感器：ISO 125
背照式CMOS傳感器：ISO 800
背照式CMOS傳感器：ISO 3200
Super CCD EXR傳感器：ISO 100
Super CCD EXR傳感器：ISO 800
Super CCD EXR傳感器：ISO 3200
眼尖的朋友應(yīng)該已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用Super CCD EXR傳感器的富士機(jī)型似乎色彩還不如另外兩款。其實(shí)是因?yàn)楣P者采用的標(biāo)準(zhǔn)色彩模式，如果采用富士的反轉(zhuǎn)片模式，色彩鮮艷程度便會(huì)得到大幅提升。
總結(jié)：三種傳感器相比，普通的CCD傳感器確實(shí)沒有什么優(yōu)勢，但背照式CMOS和Super CCD EXR傳感器各有千秋。背照式CMOS在高感光度下的控噪能力還略為優(yōu)秀一些，但成像銳度確實(shí)比Super CCD EXR傳感器差一些，而Super CCD EXR傳感器的綜合能力更強(qiáng)，畢竟Super CCD EXR傳感器的尺寸更大。
不過，個(gè)人認(rèn)為靠銳度換來低光照下優(yōu)秀的控噪能力還是可取的，畢竟很多時(shí)候我們并不需要很高的分辨率，比如打印普通尺寸的照片或者放在電腦上瀏覽，這樣的效果都足以滿足需求?！?/P>
作者按：雖然傳感器是決定成像優(yōu)秀與否的主要因素，但還會(huì)受鏡頭、圖像處理引擎等多方面因素影響，因此本文的對比結(jié)論并不能絕對的代表所有采用相應(yīng)傳感器的數(shù)碼相機(jī)。<
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