2024年5月20日发(作者:钊稷)
影像技术 201 1年第6期
E—P2和索尼公司最近推出的索尼NEX一5微型单反 力,使消费级数码照相机的拍摄范围更大。但是,由
于镜头制造技术的限制,镜头变焦比越大,成像质
数码相机,它具有媲美数码单反的高画质,而在外
观和体积上更象一台精致小巧的家用型数码相机,
量会递减。因此,高档专业镜头仍保持着低变焦比
如图2所示。
图2索尼NEX-5微型单反数码相机
3摄影性能的突破和展望
数码照相机在摄影性能上的发展可能会主要从
以下几个方面突破。
3.1不再局限于像素
早期数码照相机由于像素很低,大多在300万像
素左右,放大倍率有限。因此,在选购数码相机时,消
费者对数码照相机的总像素数非常重视,并作为选
购数码照相机的首选指标。时过境迁。数码照相机的
总像素数如今越来越高,很多消费级数码照相机的
像素已经达到了800万像素,而专业级数码照相机中
的135单反相机已接近2000万像素,120机背型数码
照相机则已超过4000万像素,完全能满足大画幅精
美图片的输出。因此,现在人们在购买数码照相机
时 已不再拘泥于像素的多少 而更重视单个像素的
成像质量。单个像素的质量指标主要反应在单个像
素的面积、CCD电路设计和软件算法等方面。而我们
在选择数码照相机时,显示数码照相机成像品质最
直接的指标是数码照相机感光芯片(CCD或CM0S)
的尺寸,CCD的尺寸一般越大越好。
3.2镜头向两极发展
镜头是数码照相机一个非常重要的成象部件。
低档消费级数码照相机一般具备3倍左右的光学变
焦能力。而中高档消费级数码照相机镜头的变焦范
围(即变焦比)变得越来越大,有的甚至达到9倍以
上。随着镜头变焦比的扩大,消费级数码照相机的
变焦镜头.具有更广的视角和更强大的望远拍摄能
42
(3倍左右)高像质的发展方向。因此,数码镜头分别
向着“低变焦倍率,高像质;高变焦比,一般像质”的
两极方向发展。
不过,拥有大变焦比镜头的消费级数码照相机
具有更强的适应性,用途也更加广泛,将是消费级数
码照相机未来的一种发展趋势。至于像质问题还可
以在后期处理时用软件(如锐化滤镜等)加以弥补。
3.3感光度向更高方向进军
不断提高数码照相机的感光度,可使拍摄者在
非常暗弱的光线下,不用闪光灯也能拍摄出曝光准
确的数码照片,从而可拓宽数码照相机的使用范围。
因此 感光度向着更高方向进军,是数码照相机必然
的一个发展方向。富士公司利用其超级CCD技术,使
得相机在ISO3200这样的高感光度下,对噪音控制仍
然非常理想。如今的消费级数码照相机达到了
ISO800:而专业级数码照相机则达到了ISO6400,甚
至更高。
3.4液晶显示屏更大。更清晰
数码照相机的LCD彩色液晶显示屏越做越大。3
英寸液晶显示屏已经成为消费级数码照相机的主流
配置。同时,LCD液晶屏的分辩率也越来越高,使回
放的数码图像的细节显示得更清晰。此外,可触摸屏
幕技术也引入了数码照相机的彩色液晶屏,这也是
消费级数码相机一个时尚的看点。
3.5 实时取景替代单反取景系统
实时取景功能是指通过数码相机的LCD液晶显
示屏,可以随时不间断地对被拍摄对象进行取景、构
图和拍摄。从而弥补了传统光学取景系统中,因反光
板抬起而出现的暂时失焦现象,并为动态摄录功能
引入单反数码相机提供了实时取景条件。
实时取景功能其实早就引入了消费级数码相
机。这是因为消费级相机均为平视取景,没有单反照
相机中的反光板阻挡光路。由于LCD液晶屏取景功能
引入单镜头反光相机,从而使单反数码相机也能象
小CD一样可用液晶屏取景拍摄静态图像和动态录
像,代表机型如尼康D90和佳能EOS 5D Mark II等。
3.6普及防抖功能
数码照相机的防抖技术主要包括光学防抖、
201 1年第6期 影像技术
CCD防抖、电子防抖和软件防抖四种,其中光学防抖
和CCD防抖效果最好。只要开启数码照相机的防抖
数组合(场景模式)进行曝光,以获得最理想的拍摄
效果。
由此可以看出,智能场景模式就是将手动场景
模式变成由数码相机自动识别并自动启动的场景
功能,便可在最低安全快门(1/镜头焦距)基础上,再
降低3挡快门使用,画面也不会出现抖动虚化现象。
在四种防抖方式中。一款数码照相机一般只选择其
中l~2种防抖方式。电子防抖和软件防抖几乎没有
模式。
3.9引入自创风格模式
增加成本,通常用于低端数码相机中,效果一般。
3.7加载面部识别功能
“面部识别”是应用于数码照相机的一项新技
术。这项技术的特点是,将人面部及五官排列特征标
准化以后,记录在数码照相机的固件程序中,当数码
照相机感光芯片检测到画面中有人的面部特征后,
会与固件中存储的人像面部特征比对识别,然后对
人的面部进行精确的调焦、测光和白平衡等测定,使
人物面部得到最准确的曝光、聚焦和白平衡表现。目
前,“面部识别技术”可以在最短0.036秒的时间内识
别最多达10张人的脸部。而且不论人脸是否转向侧
面或者偏向其他角度,都能精确辨认。这一技术可以
保证人物的面部对焦精准和曝光准确,从而保证摄
影中最常见的主体——人物面部得到最好的表现。
图3数码照相机的面部识别功能(方框内为面部识别区)
3.8引入智能场景识别功能
数码照相机的智能场景识别功能是一项新近开
发的自动曝光技术。只要用户在数码照相机上选中
智能场景识别功能,数码相机便会智能化地自动选
择相应的场景模式并进行拍摄曝光。智能场景识别
的原理是。通过对日常绝大部分拍摄场景参数的深
入研究,厂家将这些常见拍摄场景按曝光,造型,景
深或测距等特征上的差异,归为若干场景类型(如:
人物肖像、夜景、风景和微距等),并以程序固化在数
码相机中。当镜头对准的画面场景特征被检测出以
后,数码照相机就会自已挑选出一组合适的拍摄参
我们在摄影创作过程中,对色彩、反差、用光和
构图等摄影元素都有不同的喜好和理解。这些不同
的喜好和理解构成了我们自已的摄影风格。现在,这
种个人差异化的摄影风格也可以一种自创文件——
后缀为“pf2”格式的风格文件,输入到数码照相机的
固件中,并可以从数码相机菜单中调用,拍出一种能
始终保持自已风格的色彩或影调效果。而且这些风
格文件既可以自创,也可以在官方网站上下载。如:
怀旧、清晰、黎明和黄昏、翠绿、秋天色调等等。
3.10不断创新智能摄影模式
根据摄影实践需要.利用软件技术,不断在数码
相机中引入创新摄影模式,例如:
①动态物体移除功能:
可将动态物体从拍摄的画面中移除。帮助解决
旅游摄影中景点游人太多并被摄人纪念照画面的难
题。该模式下将对同一画面快速的连续拍摄5张照
片,相机将对这5张照片进行分析和组合,最终合成
为~张照片,而画面中的动态物体将被魔术般的去
除了。
②多重运动捕捉功能:
这属于照相机连拍功能的升级版。可对动态目
标作连续拍.然后将这些连拍照片合成为一张照片,
让动态目标的系列动作连贯地呈现在一张画面中。
适合体育等动态画面的创意表现。
③强化弱光拍摄功能:
弱光拍摄的最大问题是燥点增加,画质下降。该
模式是解决低光环境下噪点大量增加的数码难题。
在该模式下.照相机会连续高速地用像素联合技术
拍摄4张高感光度照片.通过多帧技术合并成为一张
超低噪点的最终图像。
④移动全景拍摄功能:
是将全景合成技术中后期软件合成处理也放人
数码相机中.让全景接片拍摄和合成在拍摄阶段一
气呵成。拍摄时,只需按动快门不放,同时摇摆相机
(左右或上下),从而得到一系列高速的连拍接片.随
43
影像技术 2011年第6期
后在相机内自动处理生成一张全景照片。
等多种媒体组合在同一个数字平台上,所以。数码相
机可以作为一个数字平台,将MP3音乐、视屏动画、
通讯手机、GPS定位等多种媒体功能加入数码相机
中,使数码相机成为摄影、通讯和娱乐一机多用的实
⑤取景自动切换
当眼睛接近电子取景器(EVF)时,传感器会自
动将显示图像切换 ̄i]EVF中:而当眼睛离开EVF时,
则会自动切换回液晶显示屏(LCD)。
数码相机的智能创新功能还有很多,这里就不
再详细介绍。相信还会有很多富有创意的拍摄功能
会不断推出,这只是~件由市场来取舍的事情。
3.1l提升视频摄录效果
一
@@
电平书
数码相机
般消费级数码照相机都有动态录像功能。早
期数码照相机的录像功能画质很差,基本弃之不用。
如今许多数码照相机的视频拍摄能力大大提高,其
⑦多媒体功
◇ ◇
图4消费级数码相机的多媒体功能
画质已经不逊色于普通的数码摄像机了。有些消费
级数码照相机更是提供了很强的视频拍摄能力,比
如奥林巴斯C一770,它可以拍摄640x480高分辨率、
30帧/秒、不限时、有录音、可变焦的视频影像。而现
在单反数码相机也开始配置视频摄像功能,如佳能
EOS 5D Mark 11.其视频拍摄功能甚至可达到专业
摄像机的水平,有的低成本影视剧也开始选用这类
专业级静态和动态两用机型。
用电子产品。
3.13提高照相机持续工作时间
随着节电技术的发展和大容量电池的推出,如
今的数码照相机在电力性能和持续工作时间上都比
早期有了大幅度的提高。今后,具有更强劲电力的电
池和更节电的数码照相机将会成为消费者和商家共 3.12引入多媒体技术
由于数字技术可以轻而易举地将所有影、音、画
同追求的目标。
(上接第48页)方法,所研制的不同形貌和尺寸的 性导致导电线条和图案的高电阻率;(3)导电介质与
微纳米尺寸的银颗粒就有60余种之多。研制的纳米
银导电墨水可以在硫酸纸上200 ̄C条件下加工形成
导电线路,电阻率为l0 Q・Cnl。
基底的低黏附性。较差的机械强度和柔韧性影响实
际使用;(4)纳米颗粒银在导电墨水制作和使用过程
中的低稳定性、易团聚堵塞喷嘴;(5)选择何种印刷
方法,丝网印刷还是喷墨打印,哪种方式更适合工业
大批量生产和提高产品性能,等等。所有这些问题限
制了可印刷电子的实际应用和发展。未来存在诸多
挑战,但同时也有无限机会,无限可能。本文只对新
兴的可印刷电子技术做了简单介绍,抛砖引玉。
印制电子目前的研究热点是:墨水配方设计与
制作、可用基材的开发、材料烧结性及导电性研究,
以及先进的、印制电子专用的喷墨设备研发等。目
前,关注最多的是印制电子技术在传统印刷电路板
上的革命性应用,以及建立新的、廉价的RFID(radio
 ̄equency identification)标签制作技术。
事实上,目前印制电子在世界范围内仍处于前
期到中期的研发阶段。之前的研究和试用发现,印制
电子技术和材料的实际应用和大规模生产还存在诸
参考文献:
[1]W.Mildner,A.Hannah,Organic and Printed Electronics,
3rd Edition,June 2009.
多问题,比如,(1)缺少高性能导电墨水;(2)墨水较
差的印刷线条精准性(尺寸、厚度、位置)和膜的多孔
[2]Ph.Buffat,J_P Borel,Phys.Rev.,A13,2287,1976.
2024年5月20日发(作者:钊稷)
影像技术 201 1年第6期
E—P2和索尼公司最近推出的索尼NEX一5微型单反 力,使消费级数码照相机的拍摄范围更大。但是,由
于镜头制造技术的限制,镜头变焦比越大,成像质
数码相机,它具有媲美数码单反的高画质,而在外
观和体积上更象一台精致小巧的家用型数码相机,
量会递减。因此,高档专业镜头仍保持着低变焦比
如图2所示。
图2索尼NEX-5微型单反数码相机
3摄影性能的突破和展望
数码照相机在摄影性能上的发展可能会主要从
以下几个方面突破。
3.1不再局限于像素
早期数码照相机由于像素很低,大多在300万像
素左右,放大倍率有限。因此,在选购数码相机时,消
费者对数码照相机的总像素数非常重视,并作为选
购数码照相机的首选指标。时过境迁。数码照相机的
总像素数如今越来越高,很多消费级数码照相机的
像素已经达到了800万像素,而专业级数码照相机中
的135单反相机已接近2000万像素,120机背型数码
照相机则已超过4000万像素,完全能满足大画幅精
美图片的输出。因此,现在人们在购买数码照相机
时 已不再拘泥于像素的多少 而更重视单个像素的
成像质量。单个像素的质量指标主要反应在单个像
素的面积、CCD电路设计和软件算法等方面。而我们
在选择数码照相机时,显示数码照相机成像品质最
直接的指标是数码照相机感光芯片(CCD或CM0S)
的尺寸,CCD的尺寸一般越大越好。
3.2镜头向两极发展
镜头是数码照相机一个非常重要的成象部件。
低档消费级数码照相机一般具备3倍左右的光学变
焦能力。而中高档消费级数码照相机镜头的变焦范
围(即变焦比)变得越来越大,有的甚至达到9倍以
上。随着镜头变焦比的扩大,消费级数码照相机的
变焦镜头.具有更广的视角和更强大的望远拍摄能
42
(3倍左右)高像质的发展方向。因此,数码镜头分别
向着“低变焦倍率,高像质;高变焦比,一般像质”的
两极方向发展。
不过,拥有大变焦比镜头的消费级数码照相机
具有更强的适应性,用途也更加广泛,将是消费级数
码照相机未来的一种发展趋势。至于像质问题还可
以在后期处理时用软件(如锐化滤镜等)加以弥补。
3.3感光度向更高方向进军
不断提高数码照相机的感光度,可使拍摄者在
非常暗弱的光线下,不用闪光灯也能拍摄出曝光准
确的数码照片,从而可拓宽数码照相机的使用范围。
因此 感光度向着更高方向进军,是数码照相机必然
的一个发展方向。富士公司利用其超级CCD技术,使
得相机在ISO3200这样的高感光度下,对噪音控制仍
然非常理想。如今的消费级数码照相机达到了
ISO800:而专业级数码照相机则达到了ISO6400,甚
至更高。
3.4液晶显示屏更大。更清晰
数码照相机的LCD彩色液晶显示屏越做越大。3
英寸液晶显示屏已经成为消费级数码照相机的主流
配置。同时,LCD液晶屏的分辩率也越来越高,使回
放的数码图像的细节显示得更清晰。此外,可触摸屏
幕技术也引入了数码照相机的彩色液晶屏,这也是
消费级数码相机一个时尚的看点。
3.5 实时取景替代单反取景系统
实时取景功能是指通过数码相机的LCD液晶显
示屏,可以随时不间断地对被拍摄对象进行取景、构
图和拍摄。从而弥补了传统光学取景系统中,因反光
板抬起而出现的暂时失焦现象,并为动态摄录功能
引入单反数码相机提供了实时取景条件。
实时取景功能其实早就引入了消费级数码相
机。这是因为消费级相机均为平视取景,没有单反照
相机中的反光板阻挡光路。由于LCD液晶屏取景功能
引入单镜头反光相机,从而使单反数码相机也能象
小CD一样可用液晶屏取景拍摄静态图像和动态录
像,代表机型如尼康D90和佳能EOS 5D Mark II等。
3.6普及防抖功能
数码照相机的防抖技术主要包括光学防抖、
201 1年第6期 影像技术
CCD防抖、电子防抖和软件防抖四种,其中光学防抖
和CCD防抖效果最好。只要开启数码照相机的防抖
数组合(场景模式)进行曝光,以获得最理想的拍摄
效果。
由此可以看出,智能场景模式就是将手动场景
模式变成由数码相机自动识别并自动启动的场景
功能,便可在最低安全快门(1/镜头焦距)基础上,再
降低3挡快门使用,画面也不会出现抖动虚化现象。
在四种防抖方式中。一款数码照相机一般只选择其
中l~2种防抖方式。电子防抖和软件防抖几乎没有
模式。
3.9引入自创风格模式
增加成本,通常用于低端数码相机中,效果一般。
3.7加载面部识别功能
“面部识别”是应用于数码照相机的一项新技
术。这项技术的特点是,将人面部及五官排列特征标
准化以后,记录在数码照相机的固件程序中,当数码
照相机感光芯片检测到画面中有人的面部特征后,
会与固件中存储的人像面部特征比对识别,然后对
人的面部进行精确的调焦、测光和白平衡等测定,使
人物面部得到最准确的曝光、聚焦和白平衡表现。目
前,“面部识别技术”可以在最短0.036秒的时间内识
别最多达10张人的脸部。而且不论人脸是否转向侧
面或者偏向其他角度,都能精确辨认。这一技术可以
保证人物的面部对焦精准和曝光准确,从而保证摄
影中最常见的主体——人物面部得到最好的表现。
图3数码照相机的面部识别功能(方框内为面部识别区)
3.8引入智能场景识别功能
数码照相机的智能场景识别功能是一项新近开
发的自动曝光技术。只要用户在数码照相机上选中
智能场景识别功能,数码相机便会智能化地自动选
择相应的场景模式并进行拍摄曝光。智能场景识别
的原理是。通过对日常绝大部分拍摄场景参数的深
入研究,厂家将这些常见拍摄场景按曝光,造型,景
深或测距等特征上的差异,归为若干场景类型(如:
人物肖像、夜景、风景和微距等),并以程序固化在数
码相机中。当镜头对准的画面场景特征被检测出以
后,数码照相机就会自已挑选出一组合适的拍摄参
我们在摄影创作过程中,对色彩、反差、用光和
构图等摄影元素都有不同的喜好和理解。这些不同
的喜好和理解构成了我们自已的摄影风格。现在,这
种个人差异化的摄影风格也可以一种自创文件——
后缀为“pf2”格式的风格文件,输入到数码照相机的
固件中,并可以从数码相机菜单中调用,拍出一种能
始终保持自已风格的色彩或影调效果。而且这些风
格文件既可以自创,也可以在官方网站上下载。如:
怀旧、清晰、黎明和黄昏、翠绿、秋天色调等等。
3.10不断创新智能摄影模式
根据摄影实践需要.利用软件技术,不断在数码
相机中引入创新摄影模式,例如:
①动态物体移除功能:
可将动态物体从拍摄的画面中移除。帮助解决
旅游摄影中景点游人太多并被摄人纪念照画面的难
题。该模式下将对同一画面快速的连续拍摄5张照
片,相机将对这5张照片进行分析和组合,最终合成
为~张照片,而画面中的动态物体将被魔术般的去
除了。
②多重运动捕捉功能:
这属于照相机连拍功能的升级版。可对动态目
标作连续拍.然后将这些连拍照片合成为一张照片,
让动态目标的系列动作连贯地呈现在一张画面中。
适合体育等动态画面的创意表现。
③强化弱光拍摄功能:
弱光拍摄的最大问题是燥点增加,画质下降。该
模式是解决低光环境下噪点大量增加的数码难题。
在该模式下.照相机会连续高速地用像素联合技术
拍摄4张高感光度照片.通过多帧技术合并成为一张
超低噪点的最终图像。
④移动全景拍摄功能:
是将全景合成技术中后期软件合成处理也放人
数码相机中.让全景接片拍摄和合成在拍摄阶段一
气呵成。拍摄时,只需按动快门不放,同时摇摆相机
(左右或上下),从而得到一系列高速的连拍接片.随
43
影像技术 2011年第6期
后在相机内自动处理生成一张全景照片。
等多种媒体组合在同一个数字平台上,所以。数码相
机可以作为一个数字平台,将MP3音乐、视屏动画、
通讯手机、GPS定位等多种媒体功能加入数码相机
中,使数码相机成为摄影、通讯和娱乐一机多用的实
⑤取景自动切换
当眼睛接近电子取景器(EVF)时,传感器会自
动将显示图像切换 ̄i]EVF中:而当眼睛离开EVF时,
则会自动切换回液晶显示屏(LCD)。
数码相机的智能创新功能还有很多,这里就不
再详细介绍。相信还会有很多富有创意的拍摄功能
会不断推出,这只是~件由市场来取舍的事情。
3.1l提升视频摄录效果
一
@@
电平书
数码相机
般消费级数码照相机都有动态录像功能。早
期数码照相机的录像功能画质很差,基本弃之不用。
如今许多数码照相机的视频拍摄能力大大提高,其
⑦多媒体功
◇ ◇
图4消费级数码相机的多媒体功能
画质已经不逊色于普通的数码摄像机了。有些消费
级数码照相机更是提供了很强的视频拍摄能力,比
如奥林巴斯C一770,它可以拍摄640x480高分辨率、
30帧/秒、不限时、有录音、可变焦的视频影像。而现
在单反数码相机也开始配置视频摄像功能,如佳能
EOS 5D Mark 11.其视频拍摄功能甚至可达到专业
摄像机的水平,有的低成本影视剧也开始选用这类
专业级静态和动态两用机型。
用电子产品。
3.13提高照相机持续工作时间
随着节电技术的发展和大容量电池的推出,如
今的数码照相机在电力性能和持续工作时间上都比
早期有了大幅度的提高。今后,具有更强劲电力的电
池和更节电的数码照相机将会成为消费者和商家共 3.12引入多媒体技术
由于数字技术可以轻而易举地将所有影、音、画
同追求的目标。
(上接第48页)方法,所研制的不同形貌和尺寸的 性导致导电线条和图案的高电阻率;(3)导电介质与
微纳米尺寸的银颗粒就有60余种之多。研制的纳米
银导电墨水可以在硫酸纸上200 ̄C条件下加工形成
导电线路,电阻率为l0 Q・Cnl。
基底的低黏附性。较差的机械强度和柔韧性影响实
际使用;(4)纳米颗粒银在导电墨水制作和使用过程
中的低稳定性、易团聚堵塞喷嘴;(5)选择何种印刷
方法,丝网印刷还是喷墨打印,哪种方式更适合工业
大批量生产和提高产品性能,等等。所有这些问题限
制了可印刷电子的实际应用和发展。未来存在诸多
挑战,但同时也有无限机会,无限可能。本文只对新
兴的可印刷电子技术做了简单介绍,抛砖引玉。
印制电子目前的研究热点是:墨水配方设计与
制作、可用基材的开发、材料烧结性及导电性研究,
以及先进的、印制电子专用的喷墨设备研发等。目
前,关注最多的是印制电子技术在传统印刷电路板
上的革命性应用,以及建立新的、廉价的RFID(radio
 ̄equency identification)标签制作技术。
事实上,目前印制电子在世界范围内仍处于前
期到中期的研发阶段。之前的研究和试用发现,印制
电子技术和材料的实际应用和大规模生产还存在诸
参考文献:
[1]W.Mildner,A.Hannah,Organic and Printed Electronics,
3rd Edition,June 2009.
多问题,比如,(1)缺少高性能导电墨水;(2)墨水较
差的印刷线条精准性(尺寸、厚度、位置)和膜的多孔
[2]Ph.Buffat,J_P Borel,Phys.Rev.,A13,2287,1976.