年度盘点之感光元件技术的新发展

刘庆

2014年已经走过，回首这一年出现的各种感光元件专利技术与新产品，大有胶片时代柯达、富士等厂商在底片性能上互相较劲的态势。这对消费者来说一件好事情，只有存在良性竞争的市场，才能让我们享受到更多物美价廉的产品。

需要特别说明的是，2014年的感光元件新技术、新产品在用户定位方面的分化日趋显著。此前的感光元件技术更侧重于如何在单位面积内提供更多的像素（如微透镜的小型化）、更高的信噪比（如无缝微透镜、背照式结构）、更大的动态范围（如暗部降噪、阱容扩增）或者更好的边缘画质（如边缘微透镜优化布位）等。总而言之，这些都属于性能层面的进步。对于普通拍摄者来说，或许并不容易感受到这些技术所带来的影响。

而近两年的感光元件新技术，则有了另一个新的发展方向：功能化。很多时候，新功能的引入在实际应用层面产生的影响还要远在性能改进之上。

佳能全像素双核CMOSAF技术

大有潜力的Z轴信息

全像素双核（Dual Pixel）CMOS AF技术并不是2014年才出现的新技术，早在2013年7月，佳能70D就已经搭载了这项技术。但笔者依然将它放在了功能篇的首位。一方面，佳能本年度的重量级产品7D Mark II也采用了该项技术;另一方面，全像素双核CMOS AF具有很大的发展潜力，其未来价值可能远超大家想象。

关于全像素双核CMOS AF技术的效果和工作原理，相信大家已经非常熟悉了，它能为相机的实时取景和短片拍摄模式带来平滑快速的自动对焦效果。除此之外，这项技术还有一个重要意义，就是让一张照片终于有了完整的Z轴（深度）信息。我们知道，照片是二维的，也就是只有X、Y两个轴的平面信息。由于全像素双核CMOS AF技术的每个成像像素都兼有着测距能力，因此Z轴信息也被加入进来。说了半天，Z轴信息到底有什么作用呢？

最核心的价值就是帮助判断所拍摄的物体是否处于同一平面。理论上，拥有Z轴信息的照片可以通过后期处理软件进行3D建模，也就是将一张平面照片变得立体化，更贴近于人类感知、处理图像的方式。假想一下，如果一张人像照片可以具备Z轴信息，电脑就能根据它来生成人物面部的三维模型。不需要高深的技巧和复杂的操作，一键完成如整容手术般精确的瘦脸效果将不再是梦想。除此之外，如果采样速度足够快，Z轴信息还能让全景深照片合成变得更加高效准确。

可以说，全像素双核CMOS AF技术是有可能在未来彻底改变我们摄影方式的。尽管它现在的表现已经很令人惊讶，但笔者对于它的未来发展还有更高的期待。

图像处理算法优化

兼顾动态范围

与质感表现

作为第二代3600万像素单反相机，尼康D810除了取消光学低通滤镜、提高连拍速度等改进外，图像处理算法也得到了进一步优化。如果您曾将D810与D800/D800E进行对比，不难发现D810的直出色彩和质感表现都变得更为讨喜。

近两年来，由索尼提供的感光元件已经被证明具有非常良好的动态范围表现。但在中间调的色阶连续性和精度方面，佳能依然有自己的独到之处。为了改善直出效果，尼康一方面通过扩大晶体管阱容来减少高光溢出的情况，另一方面则从图像处理算法着手做出改进，将每个像素所捕捉的明度信息叠加-601的暗场值后再写入RAW文件。说得更通俗一些，就是将色阶轻微向左侧推移一点，从而让反应主体细节的部分能有更细腻的过渡。

尼康D810的优化并不复杂，但却非常行之有效，是一个很用心的改进。

4D对焦技术

大幅提升无反相机AF性能

如果说单反相机和无反相机两类产品的最大差距是什么，笔者能想到的是体积、对焦性能和镜头资源。在今年，索尼A6000、三星NX1等新型无反相机先后登场，它们在对焦性能上有了明显提升，这也让单反相机、无反相机在性能上的差异变得越来越小。

所谓4D对焦技术，是在平面信息（2D）、景深信息（3D）的基础上加入时间预测信息，它已经被索尼应用在A6000、A5100两款产品上。虽然名称不同，但4D对焦技术的基本原理与佳能全像素双核CMOS AF技术颇为相似的，都是通过整个感光元件区域来获取被摄对象的Z轴数据和时间预判信息，从而辅助自动对焦系统获得更好的性能表现。区别在于，佳能支持全像素双核AF技术的感光元件，每个像素兼具成像和相位检测两种功能。优点是不会造成画质损失，缺点则是无法同时使用连续对焦和连拍功能。而索尼A5100/A6000则是在感光元件上放置了大量相位检测专用像素，可以实现连续对焦的高速连拍（最高约每秒11张）。

作为拍摄者，笔者其实很想看到索尼的4D对焦技术与佳能的全像素双核CMOS AF技术能擦出一些花火，让两种技术的优点融汇在一起，带来更强的性能和更实用的功能。但从现在的情况来看，两者“互通有无”的可能性非常小。我们只能期待大家相互借鉴，让各自的技术能有进一步提升。

全电子快门技术

降低人文街拍的侵略感

在机械相机时代，不少拍摄者还痴迷于富有金属感的快门声。随着无反相机等小型化产品日趋流行，对于专业产品体积笨重、声音响亮的传统观念也逐渐有所改观。特别是对人文街拍、会议记录等拍摄场景而言，越来越多的摄影师希望得到一台声量轻微甚至完全无声的相机。

为了实现“轻声”拍摄，以富士X100为代表的便携相机使用了镜间式快门。与常见的焦平面快门相比，镜间快门的优点是声音小、震动轻，能实现更高的闪光灯同步速度;缺点则是在大光圈下很难实现高速快门，并且会造成镜头成本的全面上升。正因如此，镜间快门多出现在固定镜头的便携相机上。

至于可换镜头相机产品则选择通过电子快门实现静音拍摄。这其实也并非是新事物，在过去几年中，松下Lumix G系列无反相机、尼康1系无反相机、尼康D4单反相机都提供了全静音拍摄模式。与这些产品相比，本年度新品索尼α7S的意义则在于它是首款可以全静音、全像素拍摄的全画幅机型。并且，α7S还拥有非常优秀的高感光成像质量，更加适合人文街拍、会议记录等不便于使用闪光灯补光的拍摄题材。

从目前的情况看，全电子快门还有两个限制。首先，它要求感光元件和影像处理器具有非常快的数据传输与处理性能。正因如此，目前提供全静音拍摄的产品大多为1600万像素以下的低像素机型。比如具有3600万像素的索尼α7R，连全电子快门的前置条件“电子前帘” 快门都没有实现。其次，消费类市场还罕有支持全域电子快门的产品。目前支持全电子快门的产品在拍摄高速运动的物体时（例如高尔夫球的挥杆动作），可能会出现直线物体被扭曲的情况。

虽然存在一些技术限制，但笔者依然对电子快门替代机械快门抱有很强的信心。全电子快门技术不但能降低人文街拍时的侵略感，同时还能帮助速度型相机获得更高的连拍速度。随着技术的发展，或许未来的数码相机都能实现全静音拍摄。

全画幅5轴防抖技术

有效提高拍摄成功率

5轴防抖并不是一项新技术，早在2012年，奥林巴斯就将其应用在E-M5无反相机上。但将5轴防抖技术用在全画幅产品上，并让机身防抖与镜头防抖联合工作，索尼α7II依然称得上书写了防抖技术的新篇章。

我们知道，光学防抖根据工作部件不同又可以分成镜头防抖和机身防抖两大类。在过去很长时间里，镜头防抖都被认为更适合长时间工作，可在取景和短片拍摄中提供抖动补偿，并且在搭配远摄、超远摄镜头时具有更好的补偿效果。不过，镜头防抖也有其自身局限性，首先是它需要专门的光学设计，很难应用在所有镜头中。其次，绝大多数镜头的防抖组件只能应对摇摆抖动，无法对其他轴向的抖动提供补偿。

提到防抖的轴向，5轴分别指俯仰摇摆、左右摇摆、水平平移、垂直平移、旋转抖动。其中，俯仰摇摆和左右摇摆是最常见的抖动，主要出现在搭配远摄、超远摄镜头拍摄时。无论是镜头防抖还是机身防抖，都能对这两轴的抖动进行补偿。

水平平移和垂直平移多出现在微距、特写拍摄中。除了支持5轴防抖技术的索尼α7II、奥林巴斯E-M1/E-M5/E-P5等相机外，采用镜头防抖的产品只有佳能EF 24-70mm F4L IS USM、EF 100mm F2.8L IS USM、三星NX 50-150mm F2.8 OIS S等少数几款能够提供抖动补偿。

最后，旋转抖动主要出现在慢速快门拍摄或者单手手持自拍时，这时候就只有索尼α7II以及奥林巴斯支持5轴防抖、3轴防抖的产品才能提供抖动补偿了。

需要说明的是，除了索尼α7II外，其他相机都不能让机身防抖与镜头防抖一起工作。索尼α7II首次将机身防抖与镜头防抖的优点结合在一起，让带有OSS防抖功能的镜头提供更好的摇摆补偿，而让机身提供镜头防抖不容易实现的平移补偿和旋转补偿。