佳能数码单反相机技术发展趋势透视
市场上热点机型频繁断货、厂商不断推出新品、数据调查机构开始修正预测结果、国家取消进口配额……一系列的表现都证明今年是不折不扣的数码相机年。数码相机不仅销量猛增，而且真正走近了普通消费者，开始全面取代传统相机的份额。一直以来不会引起用户很大关注的数码单反相机在今年也呈现出飞跃式的发展，如果我们从技术和发展速度衡量，数码单反又可以称为今年数码相机领域中的明星。 如果说年初佳能EOS-10D的低价亮相还只是一个热身运动的话，即将到来的这几个月将成为数码相机发展历史上的里程碑。佳能、尼康、奥林巴斯等公司的一系列举措会把这块市场迅速拓展开来。根据我们的预测，数码单反相机将进一步走下神坛，直接威胁目前准专业数码相机的定位，并带动摄影爱好者和商业摄影师向数码化进军的大潮。 根据日本公司的统计，2002年全球数码单反市场总量为25万台，今年则会出现140％～300％的高速增长，预计市场销量会接近100万台。按照这种发展速度，数码单反的销量将在明年超越传统单反相机（普通数码相机在今年已经实现了这个目标）。 作为面向专业和高端领域的产品，数码单反一直走在数码影像获取技术的前端，关注数码单反的发展也就是关注数码相机的未来。我们将针对数码单反的发展展开系列报道，作为序幕，首先介绍数码单反的专业性。 从20世纪90年代初诞生之日起，数码单反就有着明确的专业定位，目标是给以新闻摄影为主的用户提供便捷的拍摄手段。随着数码单反的用户逐渐拓展到商业摄影、行a业应用和发烧友，专业性依然是它安身立命的最大特色。 数码单反领域也走过了一段颇为有趣的道路。最开始，数码单反需求量小，技术门槛极高，只有柯达公司利用自己在数码影像技术方面的优势，采用佳能和尼康的专业单反机身，进行联合设计、联合制造、联合销售；其间美能达、爱克发等公司也进行过一两款产品的尝试; 随着数码单反市场的逐渐明朗和各厂家对影像处理技术的深入掌握，佳能、尼康、京瓷开始自主设计的产品; 同时，柯达和富士利用影像方面的优势，不断丰富数码单反的技术积累；奥林巴斯今年又携手柯达推出了4/3系统，让数码单反市场增添了很多戏剧性。
如果我们剖析一架典型佳能数码单反，就会发现其中很多独具特色的专业设计。与大部分数码单反相机厂家一样，我们可以把其特色分为两部分：通过技术革新在数码影像领域创造的最新核心技术以及通过多年积累从传统影像领域延续下来的优势。
图像传感器——塑造专业核心
作为一个崇尚技术和创新的企业，佳能希望自己的每一款新产品都能够带给用户惊喜。因此，佳能从不吝惜使用新技术，在这方面，佳能是一个果决的先行者。同样，佳能在数码单反领域的发展也伴随着一项超前的技术——CMOS图像传感器。当前多数数码相机采用的传感器是CCD（电子耦合器件），EOS D30是第一台采用CMOS（金属氧化物半导体）传感器的专业级数码相机。与CCD传感器相比，CMOS具有高分辨率、节能、以及成本低等特点。但是传统CMOS也存在随机噪声和像素不够稳定等问题。佳能很早就开始在自己的传统相机中使用CMOS传感器作为自动对焦元件，相当看好这项产品的发展潜力。EOS D30的出现改变了人们对CMOS传感器只能生成粗糙图像的印象。在技术上，佳能通过采用片上降噪技术、完全像素电子转移技术以及片上模拟处理技术三项技术的处理，大大减少了CMOS存在的像素变化和噪声，控制了随机噪声、提高了整体信噪比并实现了高速信号读取。这些措施让CMOS传感器拥有了全面媲美CCD技术的实力，在最新的EOS-1Ds上，感光面积达到36毫米×24毫米的CMOS传感器具有1110万有效像素，基本上到达了传统专业胶片的质量极限。 在图像质量上站稳脚跟之后，CMOS技术的其他优势更加显露无疑。与CCD相比，CMOS具有更高的信号处理能力，并且由于用于自身操作的电压没有CCD大，其耗电量仅有CCD的三分之一甚至更少。数码相机采用CMOS之后，不但可以把相机机身变小，而且更可以在芯片上增加更多的功能电路，丰富数码相机的功能。 图像处理引擎——动力来源 拥有了图像传感器核心技术，在数码单反领域就像是拥有了自己的胶片——这是佳能等公司在传统影像时代鞭长莫及的一个领域。但图像传感器还远远不能决定最终的图像质量，有了胶卷，还需要冲洗才能看到影像。我们可以把图像处理引擎的作用和胶卷冲洗等暗房工艺相提并论，这常常是大师与摄影爱好者最终的区别。更何况图像处理引擎还承担着测光、对焦、白平衡等一系列“额外”工作，它对数码相机成像效果的影响已经越来越引起厂商和用户的关注。 2002年末，佳能在最新一代数码相机中推出了DiGiC处理器。2003年年初，这项技术也开始应用在最新的数码单反EOS 10D上，成为目前佳能系列数码相机的鲜明特色。
从系统设计而言，以往的数码相机通常会选择通用的微处理器作为图像引擎的核心，在软件上体现自己的独特之处。这种方案有很强的通用性和较低的开发难度，但由于负责图像处理的芯片还要与控制CCD、液晶屏显示、曝光/对焦等功能的其他处理器进行大量的数据通信，不仅增加了电路的复杂程度，也降低了处理效率。同时，由于微处理器硬件本身不太可能为某款数码相机进行优化，其处理性能也无法得到充分发挥。
在多年数码相机设计的技术积累之上，佳能推出的DiGiC是一种集成多种功能的专用处理器，它集CCD控制器、自动曝光/自动对焦/自动白平衡、信号处理、图形压缩、存储卡控制和液晶屏显示控制等6大功能于一身。由于专门为数码相机设计，而且大量以往需要在芯片间传输的数据变成了单个芯片内部的数据流，DiGiC在最终图像效果、处理速度、耗电量等方面有了长足的进步。
就DiGiC技术的整体效果而言，其性能提高主要集中在以下几个方面。高光部分的图像层次得到改善，DiGiC芯片的高性能图像处理能力保证了即时快速的处理，能够最大程度地在处理过程中保存图像信息。高分辨率与高信噪比同时实现，在高速图像处理器、高速的内部数据传输以及优化的处理流程帮助下，高分辨率与高信噪比带来的大数据量运算自然不在话下。在设计上防止处理过程产生噪音，通过特殊设计的抑制噪音产生机构，DiGiC芯片可以杜绝在数字图像处理过程中产生噪音，带来清晰的图像效果。精确的自动白平衡，与普通数码相机将画面分隔成256份进行色彩分析不同，DiGiC芯片的高速处理能力可以将画面分成几十万份进行权衡，得到最为精确的白平衡效果。由于DiGiC芯片处理速度高，因此同样的计算过程花费的时间就少，自然比较省电，当然，高度的功能集成也是功不可没。数码单反技术标准——先下手为强 为了突出数码单反的专业性，其文件系统、体系结构都需要独特的设计，等待工业标准的建立肯定来不及。佳能在数码单反领域还引导了大量的变革，不仅在很多方面成为数码单反的实际标准，更使数码单反能够在很多领域迅速取代传统相机的地位。 在以往的数码单反相机中，图像存储大多采用TIFF和JPEG两种模式。前者虽然可以毫无损失地保存图像信息，但编码方式特殊（为了保留原始图像信息），而且文件体积相当庞大，很占空间。后者经过压缩，在缩小文件体积的同时牺牲了部分图像信息。佳能从民用级的PowerShot Pro70开始提供了RAW文件存储模式，将来自图像传感器的原始信息记录下来，不经过任何白平衡、伽玛校正和动态调整过程。RAW格式不仅为后期图像处理留下了非常丰富的空间，而且文件体积较小。这项技术迅速应用在了佳能的数码单反相机中，并得到其他厂家的认可和应用。目前，RAW已经成为一种开放的格式，不仅佳能为用户提供了RAW文件的处理和转换程序，PhotoShop等主流图像处理软件也具备了相关的插件。
在佳能的数码单反中，目前又出现了RAW文件内嵌JPEG文件的新技术。用户按下一次快门，在后期处理时就可以从RAW文件中读取内嵌的JPEG文件。后者可以用于预览和快速发稿，前者具备丰富的图像信息，相机上设置的色彩参数、白平衡参数、锐度处理等等都可以重新设置，相机图像处理引擎的许多操作也可以在软件中重置，用户甚至可以选择使用线性模式读入图像数据，自己完成所有的图像补偿操作。
相机硬件平台——继承光荣传统
数码单反虽然具有数字化的内核，但无论是镜头还是机身，摄影师接触的绝大部分控制元素还来自传统领域，而用户也大部分是从使用传统单反相机过渡而来。就像佳能所强调的——“数码相机也是照相机”。因此，佳能EOS系列的传统优势在数码单反中同样得到充分发挥，成为其核心竞争力。
在EOS系统创立之初就确定的全电子控制、全面应用最新科技等策略不仅带来了EOS产品的成功，更让其数字化道路一帆风顺。EOS系列传统相机的技术优势可以顺利地移植到数码单反中，让其轻松攀上了技术的颠峰。例如，佳能传统领域旗舰EOS-1V中采用的先进技术成果全面引入了数码新旗舰EOS-1Ds，包括45点区域自动对焦系统、21区评价测光系统、为EOS用户所熟悉的操作界面以及佳能专业级相机的坚固、可靠等技术。EOS-1Ds的镁铝合金机身坚固耐用，多达70余处的密封措施使它达到了全天候拍摄的能力，其镍氢电池组配有专用的充电保护装置，快门寿命也高达15万次以上。同时，它还继承了EOS-1D的色彩矩阵控制、10种白平衡模式、白平衡包围曝光、ISO包围曝光等功能，给用户带来了最出色的创作体验。其100％视野率的取景器实现真正的所见即所得，特别适合精确构图。光学镜头——数码单反的靠山 数码相机作为一种光、机、电一体化的产品，光学成像系统的性能对最终成像效果的影响也是相当重要的，拥有一支优秀的镜头对于成像的意义绝不亚于图像传感器的选择。同时，随着图像传感器、图像引擎和存储器件的成本不断降低，光学镜头在数码相机成本中所占的比重越来越高。对于数码单反则更是这样，在传统单反相机的选择中，镜头群的丰富程度和成像质量就是用户划定选择方向的重要依据；到了数码时代，镜头群的保有率顺理成章地成了品牌竞争的基础。 在谈起EOS系列时，人们也会很自然地想到EF系列镜头。这是目前世界上最大规模的自动对焦镜头群，从14mm的超广角到1200mm的超望远，可以极大地延伸人们的视觉。在60多支EF镜头中，有许多在其他品牌镜头群中难以见到的特殊产品。例如EF 35-350mm USM L是高素质的10倍光学变焦镜头，可以满足摄影者一镜走天涯的梦想；TS系列的3只镜头可以平移或倾斜光轴，带来建筑摄影的平直线条和静物摄影的灵活景深；丰富的微距镜头可以刻画景物的每个细节……
佳能在相机行业第一个应用了萤石玻璃透镜，带来了没有色彩困扰的长焦镜头；它第一家开始全面应用非球面透镜，并通过玻璃模铸、合成材料模铸和复合透镜技术生产出较低成本的非球面透镜，让普及型的镜头也可以得到出色的光学素质; 佳能还率先发明了影像稳定技术，通过镜头中透镜组的移动补偿抖动带来的图像模糊，于是，诞生了防抖的相机镜头、摄像机和望远镜，无需稳固的支架也可以清晰地看到远方的景物；佳能推出了世界上第一片照相机用的“多层衍射光学透镜”，采用这种透镜的佳能EF 400mm f/4 DO IS USM镜头比对应的原型产品减短了约26%，减轻了约36%。
（转自太平洋电脑网作者：刘晖）
