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七代进化—富士SUPER CCD的历史


2007-10-16 19:09:17   浏览(61)
作为最重要的数码相机品牌之一,富士公司历年新款DC中都不乏经典产品。而与它们同时走向消费者的则是一批接着一批的富士数码相机新技术。经典的产品是最好的媒介,一方面给消费者最为直观的优良使用感受,另一方面则向世人展示了新技术的特点并将其推广出去,甚至最终成为标准。

  回过头来看那些成功的产品和技术,您也许记忆得不那么深刻。好吧,我们不妨一起回忆一下数码相机发展的这几年中所经历过的几次大的变革。同时带您了解富士数码相机的美妙。

  在那个像素决定一切的年代,拥有独立设计生产图像传感器的公司凤毛麟角(至今也是如此)。富士作为其中之一,很早就开始了自有传感器的设计研发。而发生在1999年的SUPER CCD诞生,则可以看作今后富士数码相机辉煌的真正开始。第一代SUPER CCD与今天的第七代在基本构造特点上是一样的,与传统的矩阵式CCD最大的不同在于利用了八角形构造,将像素单元成45度斜角排列。这样的设计带来的好处很多,但是最显而易见的是通过相应的算法实现更高像素的输出。为了纪念这一突破性的技术诞生,富士推出了一个新的品牌名称——FinePix。而最早配备SUPER CCD的相机则是FinePix4700ZOOM和FinePix S1pro。两台相机各自成为了富士FinePix品牌下消费数码和数码单反相机产品线的开山之作。

FinePix4700ZOOM                                  FinePix S1pro

  时隔两年,富士公司对第一代SUPER CCD进行了一定的修正后,于2001年推出了第二代SUPER CCD 产品。它的主要特点在于最高输出像素得到提高,同时噪点控制得到改善,画面锐度更佳。此时对应推出的主力产品为FinePix6800ZOOM和FinePix6900ZOOM。两者的区别在于6800趋向小型化设计,而6900则在功能丰富程度和类单反外形上进一步发展。

FinePix6800ZOOM

FinePix6900ZOOM

  
随着数码相机普及化发展大潮的来临,富士公司在技术研发上的速度也明显加快。仅仅过了一年的时间,第三代SUPER CCD 便出现在人们面
前。这一次,所有人都惊奇的发现,通过独特的技术手段,第三代SUPER CCD解决了两个之前一直困扰图像传感器开发的难题:一个是进一步提高ISO;另一个则是更快的动态视频拍摄能力。长期以来,受限于技术上的原因,当时的图像传感器很难提高ISO值来拍摄出能够接受的画面。而富士的技术人员依靠SUPER CCD 在结构上的优势,利用每4个相邻的像素为依据,整合计算出一个像素在ISO1600下的数据。通过这种方法得出的结果更加接近低光画面下真实的色彩表现。从而避免噪点带来的干扰。唯一的不足则是最终只能输出1280*960大小的照片。

  另一项改进更让人欢欣鼓舞,因为它使得数码相机也可以拍摄出更好的动态画面了。由于数码相机中的传感器和DV中的传感器有着极大的不同,DC在拍摄动态画面的能力上始终没有较好的表现。但是富士的第三代SUPER CCD具备了“CCD垂直/水平像素混合运算”的能力,通过两个水平/垂直像素的整合处理,可以帮助处理器在更短的时间内完成更多像素数据的处理工作,从而实现了VGA(320*240)分辨率下30fps/秒的画面拍摄能力。这在之前的任何数码相机上是看不到的。

FinePix S602ZOOM

  如此成功的传感器,带来了同样成功的产品。富士FinePixS602ZOOM作为那个时代最畅销的数码相机之一已经成为经典,甚至可以称为S系列辉煌历史上的最高点。

FinePix S2pro

  在这一代产品中,我们不能忘记的还有另一个更加经典的产品——富士S2pro数码单反相机。在经过初代S1pro的磨砺之后,富士公司推出了这款更加成熟的升级产品。由于机身使用了尼康F80的设计,使得操作手感得到了大幅度的增强。更重要的是,这款相机由于能够输出1200万像素的照片,并且成像品质不俗,价格定位又比其他同档次相机更有吸引力,最终赢得了众多摄影师的青睐。有一个时期它甚至成为了影楼摄影数码化革新中最常见的机型。
当然,SUPER CCD的进化仍没有停止。到了2003年的1月,富士公司又对外公布了第四代SUPER CCD的诞生。而富士通过这一次技术升级,再一次向世界证明了自己所拥有的强大技术研发实力。所有人都惊奇的发现,SUPER CCD 到了第四代,变成了双胞胎兄弟!

  

FinePix S20pro

  以往的SUPER CCD,都是依靠改进八角结构与算法实现性能上的进步。这一次富士想出了新点子,将以往的像素单元一分为二,变成了拥有较高敏感度、动态范围较窄的S像素(较大光敏二极管)和敏感度不高、动态范围较大的R像素(较小的光敏二极管)。在拍照时,S像素捕捉画面中较暗的部分,R像素捕捉画面中较亮的部分。两部分信号通过DSP处理后输出照片的细节和动态范围自然就有更好的表现。最终,这种传感器被命名为SUPER CCD SR。一款名为FinePix S20pro的数码相机也随即发布。它使用的正是SUPER CCD SR。

  

FinePix S7000

  与之对应的,则是SUPER CCD HR。在CCD上,随着传感器密度的提升,光敏二极管的集光能力会越低。而富士则解决了这个集光能力的问题,从而可以进一步提高传感器密度。这意味着新制造出相同像素级别的传感器,体积只有原来的2/3。这样一来,更高像素,更小体积的传感器便可以进入到量产阶段。SUPER CCD HR就是这个发展方向上的产物。它代表着富士向更高像素密度产品的进军。在这个产品线上,FinePixS7000可以算作最好的代表。同时F410也在小型化DC市场中有着良好的市场表现。

  
不过,第四代SUPER CCD的进化并没有到此为止。因为SUPER CCD SR的成功并没有让富士满足。他们还要对其进行新的改造,并让它成
为自己数码单反产品的核心技术之一。很快,伴随着S3pro的发布,SUPER CCD SR II来了。与SR I代相比,SR II代最主要的变化在于像素结构的重新设计。II代中S、R像素是集合于一个像素单元内。而在II代,S、R像素相互分离,令传感器上的空间得到更有效利用。同时传感器上的透镜也进行了全新的设计,两者使得最终光敏二极管接收到光线更充分,从而进一步改善了信号,提高了画面的细节和动态范围。

  在这点上,我其实一直认为SR II才是SR技术的最终形态,也许在SR推出的时候,制造技术还无法满足设计者的需要吧。但是到了SR II,这一设计终于变得完善了。最终,我们才能看到搭载了SUPER CCD SR II 的富士FinePix S3pro诞生。

  进入到2005年,数码相机市场上追求高像素的风潮已经开始出现退去的迹象。面对即将逼近千万像素的DC产品,市场的反应并不积极。消费者已经开始在等待,等待那些功能更加实用、画质更加优秀的小型消费类DC产品上市。在这一年,防抖技术开始受到更多人的关注。面对这一情况,富士拿出了第五代SUPER CCD,并且同时开始推广自己的自然防抖技术。有趣的是,这一技术的出现,不但催动了防抖技术的竞争热潮,更引发了另一个技术热点在市场中的全面爆发,即高感光度(ISO)技术的实用化。

FinePix F10

FinePix S9500第五代SUPER CCD 技术,在命名上仍有SUPER CCD HR。但是,在F10等应用它的相机上,我们不再看到插值输出功能的存在,虽然这一技术曾经统治了富士几乎大多数数码相机产品。取而代之的是F10在高感光度下令人惊异的噪点控制能力。从它一发布起,所有人都发现即便是ISO800,它输出的画面噪点水平也仅仅相当于过去相机ISO400甚至以下级别。这样的大幅度进步,即便是在数码单反相机上也足以让人称奇,更何况是传感器面积仅仅1/1.7英寸的消费DC。可以说,在F10之前,大多数有ISO800以及以上级别ISO选项的数码相机的高感光度是不具备实用性的。而自F10开始,这一难关被突破了。

  由于出色的高感光度画面表现,富士提出了一项依靠第五代SUPER CCD HR 而实现的技术——自然防抖,即通过感光度的提高,实现更高快门,从而达到暗光条件下画面清晰准确的效果。富士的这一技术,帮助F10迅速在市场中确立了热销产品的地位。而其他厂商也不得不在随后跟进推出了高ISO值的DC。或者干脆研制自己的光学防抖技术。不过从当时的对比来看,F10的噪点控制水平在同级别产品中无人能及。

  第五代SUPER CCD 再次创造了一个经典。而同时期的FinePix S9500同样应用了第五代SUPER CCD,并且在像素上实现了新的突破,达到了900万像素。虽然同样堪称经典,并且性能更高。但是S9500带来的震撼还是不如同门的F10那样强烈

FinePix F30

FinePix S6500 到了第六代SUPER CCD,上一代的技术特点得到了进一步加强。配合第二代RP影像处理引擎,新一代的“自然影像技术”实现了高ISO下更加细致优秀的画面表现。在这一带SUPER CCD上,我们没有看到更大的变化,但是富士针对它所做的改进和提升已经让“优秀画质”的概念成为了消费者对新款富士相机的基本评价。在这一代上,我们看到的更多是成熟技术的广泛应用。而此时市场中热销的产品主要是FinePix F30、Z3、S6500。

  值得一提的是,在第六代SUPER CCD 的时代,富士公司推出新品的频率明显加快了很多。我们能够看到市场中各个系列的富士DC新品迭出。这让消费者有了更多的选择。也让富士的技术得到了更广的应用。

FinePix S5pro

  06年底,富士公司推出了新一代数码单反相机S5pro。在这部相机上我们看到它所使用的传感器已经升级为SUPER CCD SR PRO。在这块传感器上,S像素与R像素同样都达到了617万。最值得一提的是,依靠省级后的传感器和处理器,S5pro实现了更大选择的动态范围,达到了100%、130%、170%、230%、300%、400%。因此,S5pro理所当然的成为了新一代人像摄影利器。
进入07年,富士的SUPER CCD 已经发展到了第七代。我们看到这一技术仍然在继续前进:除了像素的进一步提升(1/1.6英寸内1200万有效像素),它的有效感光度上限也进一步扩展到了ISO3200(600万像素下)和ISO6400(300万像素下)。为了实现更高的像素密度,第七代SUPER CCD 上的光敏二极管的大小降到了2.02μm,并且通过改变滤色片为薄膜化来保证光敏二极管的受光效果。

  同时,在信号电压进一步降低的情况下,通过改进电路以保证信号的质量。一系列的技术改造,让这一代传感器同样成为富士相机的主要卖点。F50fd的优秀表现则证明了它的成功。

  回顾富士SUPER CCD 的发展历程,我们看到了对品质的更高追求最终开发者一次又一次克服了技术难关,让SUPER CCD 不断进步。而在数码相机产品发展的每个阶段,正是依靠这种进步,富士相机才能保持着自己的特点,吸引着更多的消费者。在技术垄断的大趋势下,富士是为数不多拥有独立CCD研发生产能力的厂商之一。而SUPER CCD 一直被当作是富士数码相机的一面旗帜。

投稿:IT业界
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