二、相关知识
(一)图像处理器与LCD显示屏
1. 图像处理器
现代数码相机之所以能够成像,除了镜头和图像传感器之外,还有一个极其重要的核心部件,这就是图像处理器。图像处理器(Digital Signal Processor),简称为“DSP”芯片。图像处理器被看作是数码相机的大脑和心脏(如图5-5所示)。
在数码相机中,当光线转化对应比例的电荷后并不能直接生成图像,镜头和图像传感器所做的都只是基础性的工作,而图像处理器的工作才是决定性的,只有经过它的一系列复杂的数学运算和优化处理,诸如白平衡处理、色彩校正、伽马校正等,再比如图像层次、细节、饱和度等,再编码成数码相机所支持的图像格式,最终才会被储存为图像文件。这是图像处理器最主要的作用。
图5-5 佳能第4代图像处理芯片
在现代数码相机中,图像处理器的性能将直接影响数码影像的质量。为此,各国数码相机生产厂商都在不断地改善图像处理器的性能,
DIGIC图像处理器是佳能公司专为佳能数码相机研发出的核心技术之一,自2002年正式推出后,至今已推出了七代图像处理器。在高光图像层次、高分辨率与高信噪比的改善,在节省电源、面部优先AF、伺服自动对焦、智能ISO调整、智能校正对比度、降噪功能、高速连拍、运动检测以及支持全高清1080p视频和智能防抖等方面有其明显的优势。
Bionz图像处理器是索尼公司专为索尼数码相机研发出的核心技术之一,于2003年推出。该处理器采用0.13毫米制造工艺,具有1300万个晶体管,与以往的产品相比大大提高了处理速度,并且能节约电量约30%,同时,在减少拍摄间隔时间、高速处理高分辨率的图像、高感光度的降噪、人脸检测功能、画面明暗部细节的表现、自动对焦、自动曝光、自动白平衡、色彩还原以及输出高质量的图像等方面有其独特的优势。
EXPEED图像处理器是尼康公司专为尼康数码相机研发出的核心技术之一,相比其他品牌的图像传感器,尼康虽命名的比较晚一些,直到在2007年D3和D300新品的发布,才有了“EXPEED数码图像处理”概念,尽管来得晚一些,但是与其他图像处理器或图像处理系统的不同之处在于,EXPEED不会涉及具体的特性,而是综合数字图像处理的理念,反映出了尼康创建和处理影像的核心思想,尼康为每款机型、特定的用户特性及一系列应用中的影像处理引擎/系统进行优化,在高S/N处理、宽广动态范围调节以及倍率色差减轻、多彩调色功能等方面有其明显的优势。
2.液晶显示屏
“液晶显示屏”又称“LCD显示屏”。现代数码相机都有液晶显示屏,只是液晶显示屏的大小、像素多少不尽相同。相对来说,液晶显示屏越大,像素就越多,也越有利于查看。液晶显示屏主要有三个方面的作用:
(1)设置参数
数码相机在拍摄前需要进行一系列的参数设定,如曝光模式、白平衡、ISO感光度、测光模式,等等。而各种参数的设定都要通过液晶显示屏呈现出来。
(2)取景构图
数码非单反相机,通常没有单独的取景器,取景构图主要通过液晶显示屏来完成,而且它的优势是不存在视差,这对近摄或微距拍摄大有益处。
(3)浏览画面
液晶显示屏随时供你快速或长时间浏览已拍过的画面,也可通过放大镜帮助你放大查看画面的清晰度、人物的面部表情等,这一作用是传统胶片相机所没有的。
(二)数码相机的时滞与噪点
1.数码相机的时滞
很多人在使用数码相机拍摄时,总是抱怨错过最佳的拍摄时机,这种现象在很多数码相机上或多或少的存在,这通常是由于“时滞”而引起的。数码相机的时滞主要表现在两个方面:一是快门时滞;二是储存时滞。快门时滞是指在按下快门释放钮到传感器实际感光之间的而产生的时间差,这其中也包括自动对焦时间。这种时间差因相机质量的不同而不同;储存时滞是指每拍摄完一幅照片后,数码相机在向储存卡输送数据时而产生的时间差,储存时滞通常存在于低端的数码非单反相机上,具体表现为,每拍摄完一幅照片,不能马上拍摄第二幅。而中高端的数码相机由于采用缓存方式,因而比较好地解决了这个问题,特别是在连拍模式中,通过将数据传输数码相机内部的高速存储器(高速缓存),而不是向存储卡传输数据,这样便可在短时间内连续拍摄多张照片,而基本上不产生时滞。不过,在低端数码相机上,当选择快速连拍时,仍会有储存时滞的现象。
快门时滞实际上在传统胶片相机因机械快门运动的需要,也会产生时滞,只不过时间很短而感觉不出来。但是,数码相机则不然,不但存在机械快门运动所需要的时间,而且还会受到光电转换、电信号转换成数据以及图像处理器性能的影响。如果是液晶显示屏取景,在液晶显示屏显示的影像,同样会受到信号转换和其他软件的处理的影响,加之液晶显示屏本身就存在显示的时滞等等。总之,这些影响无论是哪些方面都需要一定的时间,这便是产生快门时滞的主要原因。
为克服数码相机产生时滞的老大难的问题,各数码相机生产厂商经过不断的改进,已有了明显的改善。目前,时滞现象在数码单反相机、无反相机和高端的非单反相机上已基本不存在了,但是,在低端的数码非单反相机上依然存在,拍摄时要特别加以注意。
2. 数码相机的噪点
“噪点”又称“噪音”“信噪”等。数码相机的噪点(noise),一是因传感器在制造工艺上存在的缺陷而使信号在接收和输出过程中所产生的单色颗粒状部分,类似于胶片的颗粒形状。这种现象的产生,主要由于传感器在制造工艺上的缺陷造成的,比如,图像传感器本身漏电现象而造成的质量问题,等等。其特点是噪点的位置固定不变,曝光量越大,噪点的亮度就越高;二是因电子器件本身的噪声、放大电路的噪声以及受到各种干扰而使画面上呈现的颗粒状的杂色部分,看上去就像图像被弄脏了一样。产生这种现象的原因是数码相机中电子器件本身的噪声、放大电路的噪声以及受到各种干扰而引起的噪点。其特点是画面上的噪点位置不固定,画面上呈现颗粒状的杂色亮度不高,画面越放大,颗粒状的杂色越明显。
除了相机本身以外,噪点产生的原因还与曝光时间、感光度(ISO)设置和相机温度等因素有关。如果曝光严重不足或严重过度、快门速度过长(5秒以上),那么,画面中的噪点会明显增加;如果感光度(ISO)设置越高,噪点的放大信号就越严重,画面影像越显粗糙;相机温度升高同样也会产生噪点。
噪点特别严重且位置又始终固定的话,这种噪点就是传感器的“坏点”了。我们知道,数码相机的感光元件上有数百万、数千万个光敏单元用以感光成像,如果其中某个感光单元受损或工作不正常,就不能成像,即成为一个坏点,且一般是不可修复的。对于坏点,数码相机的生产厂家对坏点有数量上的规定,如果坏点数量超过了规定的数量,可以向经销商和厂家更换相机。
检测CCD或CMOS坏点的方法有两种:一是用眼睛直接看原图,但要细心,不然容易漏掉坏点;二是用软件测试(DeadPixelTe)。测试前,先盖上镜头盖,再用不同的快门速度(比如1/30s、1/15s 1s、2s等)拍摄几张照片。然后传至到电脑(或将相机连接到电脑),使用测试软件,检查这些全黑照片所反映的坏点/噪点情况。理论上讲图像应该是纯黑色的,若有斑点即是坏点和噪点,如果每次拍摄都出现在照片的同一固定位置上,无论使用怎样曝光组合和怎样的感光度(ISO)都始终存在,那么即是坏点。当然,检测还要从软件的检测参数上去分析,测试数据中,Hot表示噪点,Dead表示坏点。一般的来讲,亮度超过60流明的点,是噪点。超过250流明的点,即为坏点。但是,由于坏点有不同的颜色,而不同的颜色表现出来的亮度值不同。因此,在检测的时候,不能只看亮度值的大小,还要看坏点所在的位置亮度值,通过分析进一步判断存在坏点的可能性。