引子
胶片时代，相机行业和现在的最大不同就是，各取所能，专业分工——成像元件相机厂商不用管，反过来，作胶卷的也不用考虑怎么生产快门或者测距机构等等……但是进入数码时代，一切变得与以往不同，大家必须做自己不擅长的那些事情！
自RGB Bayer Pattern排列方式的CCD/CMOS问世以来，尽管人们进行了包括大名鼎鼎的“Foveon X3”在内的多次希望改变现有影像传感器物理结构的努力，但最终除了富士的Super CCD在行业内得到了广泛的应用外，大多停留在了概念阶段，或者只得到了小规模的应用和发展(譬如Foveon X3)而索尼在摄像机上应用的Clear Vid CMOS采用45度角倾斜排列像素点则是富士在第一代Super CCD里早已采用过的结构，并不能算作新尝试，且退一万步说，这种结构也尚没有被应用在强调静态照片拍摄的数码相机中。
目前来看，随着CCD/CMOS传感器上单位像素数量的不断提高，新的CCD和CMOS传感器几乎都在强调三个工艺改良的概念：1、降低“布线高度”2、增大“像素点间距”3、增大的“像素开口面积”应该说这三个概念都不难理解，靠拉大像素点间距来减小干扰(2)；通过扩大单个像素点尺寸来改善单个光电二级管在单位时间内的受光量(3)；降低布线高度改善光电二级管表面的通光环境(1)但问题在于，这些改动都是围绕着对CCD/CMOS现有制造工艺进行改良而获得的，但现如今，1/1.7英寸画幅传感器已经需要安装1450万个有效像素的严峻局面下，这些本来是从节省成本的角度考虑问题的工艺改良离“油尽灯枯”又有多远呢？事实上，从奥林巴斯的4/3系统，时隔1年，仍只能把像素数停留在1000万，我们就可以感觉到传感器制造厂商正在面临的棘手局面。
(一)“Pixel Fusion Technology”像素联合技术：一个小改动，解决大问题
除了工艺上的改良，软件算法的改良也在进行着： “Pixel Fusion Technology”像素联合技术的基础概念起源的很早，由于Mosaic遮罩滤镜式CCD/CMOS像素点采用RGB Bayer排列，因此从一开始数码相机就必须通过针对Mosaic遮罩进行的“彩色插值”处理，才能获得真正的彩色照片。也就是把4个像素点(2个G点，一个B点，一个R点)作为一组，根据其捕捉的信号，由来影像处理引擎算出画面的色彩分布——因此最早的像素联合和在距今8年前就已经得到了比较广泛的应用(某厂牌为另一厂牌的旗舰单反设计了一种以4个像素点联合为一个大像素试用的200万像素级CCD，这是另一种应用方式，下文会提到)，在当时，借助较低的像素密度，人们已经习惯于APS-C这样的大尺寸CCD传感器具备清晰锐利的“原图”这一现象，并以为单反的成像就应该是这样——但是，大多数人的错误就在于，他们忽视了那张取自昔日2万元售价单反的原图分辨率可能仅有300万像素，甚至不如今天一个2000多元的小DC照片缩小到原图1/4时的像素数高。
理论上讲，只要配套系统不拖后腿，高像素确实能够带来高分辨率，这也就是为什么摄影爱好者总喜欢说“高像素无用”而顶尖的商业摄影组织却要花天价购买那些3000万甚至5000万像素级的数码后背，没有一个成功的商业摄影师会告诉你高像素无用——但问题是，随着像素密度的成倍增长，那些百万像素时代显得很有效的技术，现在将面临“混色”，清晰度下降等等诸多问题的干扰，特备是在低照度，低反差的恶劣光线条件下，这种状况就越严重！这就是为什么你可以在很多高感照片上发现杂色点、色饱和度降低，更严重的紫边和偏色(常被人们误以为是色温不准，其实是另有原因)等等一系列现象——而造成这些问题的罪魁祸首，就是现行CCD/CMOS上光电二极管传统的RGB Bayer矩阵排列方式：G-R-G-B的排列方式，使临近的两个像素点色彩必然不同(绿色点除外)，这意味着当你要延直线混合任何两个相邻同色像素点时，必须跨越一个不同色的像素点——因此，混色点始终存在，这也就意味着本来就是通过估计出来的“色彩插值算法”会因为这样的混色点而变得更为复杂和不可靠。需要注意的是，此前的Super CCD产品家族虽然已经采用了“沿45度角倾斜方向布置像素点”，不同于传统的“Mosaic滤镜布局和按RGB Bayer矩阵排列像素点”的CCD/CMOS。但富士的RGB三种像素点的分布却依然是按照G-R-G-B的方式，也就是说，和传统的RGB Bayer相比，富士改变了像素点的形状和位置，但没有改变红-蓝像素点不相邻的特征。如下图：
Super CCD EXR结构
原先的和EXR色彩滤镜排列方式的对比
因此，富士的像素联合技术，要想真正摆脱“彩色插值运算”那些弊端的干扰，就必须进一步改变现有Super CCD的像素点排列方式——但同时,最好不要改变不同色彩像素点间的配比：于是我们看到了如今革命性的Super CCD EXR的排列方式“相临斜向像素对”就应运而生了！通过图像还原算法的配合，这就使“像素联合”具备了更多的使用价值：在过去，他只是为了方便“彩色插值”运算使数码照片呈现丰富而尽量接近真实的色彩——稍早的时候还为了弥补图像引擎处理能力不足，而使多个像素点合并为一个来工作。现在富士可以利用“Pixel Fusion Technology”来实现光照不良时，像素点感光面积的扩张——这就类似于人眼的效果——当环境光变暗时，人会增大瞳孔的面积来增加进光量：对于富士Super CCD Exr来说，联合在一起的两个同色像素(注意，和“彩色插值”算法混合不同色像素相区别)就好比是增大了尺寸的“瞳孔”能感受更多的色光。需要注意的是，由于是同色像素联合，因此就避免了Bayer排列式CCD/CMOS难以解决的混色和同色像素点之间的间隔过大所造成的噪点问题！
(二)实现超宽动态范围的“双重捕捉”技术：一本就应该是富士的拿手好戏
除了“Pixel Fusion Technology”，富士还介绍了另一种Super CCD EXR系统所包含的重要技术：那就是“Dual Capture Technology”(双重捕捉技术)：
EXR的超宽动态范围技术原理图
仔细观察上图，你会惊奇的发现，在按照富士的方式，将“相临斜向像素对”按AB两种像素拆分之后，竟然获得了两个接近Bayer排列方式的像素矩阵(所不同的可能只是像素点的形状)：这就意味着，双重捕捉技术的两个成像步骤，都可以借鉴传统的成像算法来处理，这就大大降低了这项技术投入实用的难度和风险——我们认为，这也正是富士Super CCD家族得以常盛不衰的秘诀：循序渐进，决不盲目的标新立异——他们知道如何充分利用已经取得的技术成果。可以预见，至少在实现双重捕捉技术这一方面，富士可能充分利用数年前的Super CCD SR和Super CCD HR两个时期所取得的一系列经验。
(三)画面细节清晰锐利的保证：“精细捕捉”技术Fine Capture Technology
好了，现在我们终于可以看一下富士Super CCD EXR最终要解决的问题了：高感光度，高动态范围只是两个前提，新型传感器并不光是以做到这些为目的！这是需要我们注意的——因为这些事情，已经有人做到了，或者说富士自己在数年前已经找到了解决他们的方法——对于富士来说，真正需要解决的问题是在这个前提条件下，拍摄出足够“清晰、锐利”的照片，即使在高感光度，复杂光线的恶劣条件下，也要让每一个细节象胶片时代的优秀摄影器材所呈现的那样卓越！
Fine Capture Technology，其实基础还是前面介绍的两项技术：由于他们的存在，配合极其先进的色彩滤镜和设计制造工艺大幅度改进的光电二极管材料，使高像素传感器在最高分辨率输出时保留足够丰富的细节，这样才能真正统一：“高分辨率和高灵敏度”这两个传统观点认为根本不可调和的矛盾(注1)。
注1：这样的矛盾其实对于摄影爱好者来说，常常会遭遇：譬如从单反领域的一些最新产品的实测样片就可以看出一些端觅：某C品牌的2000万像素级DSLR，高感光度噪点控制较好，高反差画面下能依靠较高的动态范围获得相对平衡的画面，但即使在ISO200这样的低感状态下，其画面也会显得锐度不足，模糊不清，总象蒙着一层纱，到ISO800左右的中高感光度，其原图细节已经接近糊成一团。而某S品牌同档次机型则正好相反，在低感光度时，画面如刀劈斧砍般锋利，被摄体表面质感表达非常到位，色彩饱和度层次也是具佳，好似中画幅后背一般，但ISO只要稍稍提高，其成像便是“病来如山倒”噪点，杂色，锐度下降，颗粒粗糙……各种问题层出不穷。或有某N品牌居于中间者，却怎奈像素数寥寥，图像输出尺寸连他人一般都不如，还是不甚理想。传统观点认为，在Bayer排列体系和与之配合的图像还原算法的条件下，高分辨率，高感低噪点和宽动态范围三大问题间只能通过大幅度的牺牲某一项特性而平衡最终的成像效果。而当前的135规格相机，也更多把希望寄托于高像素数所带来的更充足的剪裁和处理空间(简单的讲：就事原图不好，可以靠更大幅度的后期制作，缩小照片尺寸，来获得最终作品)，从而不影响传统媒介所要求的图片输出尺寸及质量！
(四)应用前景：有望提升现有APS-C画幅的单反的成像水平，有望使小DC真正迫近现有4/3单反系统的成像水平！
如今，富士的Super CCD EXR的到来有望为人们解决这些，我们看好他的理由：就是上文中我们所极力阐述的：这并不是象Foveon X3或者某品牌背照(back-illuminated)射式CMOS那样，需要大幅度的改变传统制造CCD/CMOS的制作工艺，克服一大堆传统理念认为无法克服的设计制造瓶颈，或者完全摸索一种适应新型像素点布局的成像算法……对于富士来说，由于Super CCD系统已经有了长达9年的大规模商业化的生产和应用，此次Super CCD EXR的改进，和以往一样，是一步一个脚印，靠着实足的信心和扎实的技术、工艺基础进行的，其投入大规模商业应用的前景是值得充分看好的，而其最终所取得效果也是值得期待的。
就笔者个人来讲，更看好这种产品在APS-C画幅的DSLR上的应用，因为从现阶段看，各家新型APS-C画幅的数码单反无一例外，大都停留在1200万-1400万像素这个水平，而某品牌的1500万像素新品却存在着视觉成像锐度低，色彩饱和度不足，高感画质劣化严重等许多问题，很多品牌现在没有把成像技术提升放在首位，却把很多精力和财力放在广告推广：卖点树立了不少，实际用起来却乏善可陈。而Super CCD EXR是目前看来，唯一有可能迅速投入使用的，又有较大创新意义的新型影像传感器，再加上富士有过S3pro，S5pro 两代DSLR产品成功应用Super CCD的经验，如果一旦这种装备Super CCD EXR的新单反投入使用，一来可以改变人们对“画幅制胜”这种落后理念的迷信，避免对全画幅的，较大尺寸的DSLR的过渡追捧(如今的高性能单反，比起Film时代的旗舰机型体积不但没有缩小反而更大更笨重)，二来可以大大节约摄影爱好者和商业摄影师在硬件方面的投入成本，让他们多一种的更高性价比的产品可选！
除此以外，由于在不牺牲像素数，又不必扩大画幅的情况下，就可以显著提高成像质量，富士的F系列，S系列消费DC的前景也值得看好。装备第七代、第八代Super CCD的F50fd，S100fd等机型已经拥有了比竞争对手更全面的成像表现，Super CCD EXR作为革命性的新型传感器理应有远超现有1/1.7-2/3英寸CCD级别数码相机的成像水平：也就是说，现在LX3，GX200，G10这类采用传统Bayer布局CCD的高端DC，其成像质量很可能在明年就会被价格相似或更低的，装有Super CCD EXR的新型中档便携DC产品所超越。从这个角度看，未来的1/1.7-2/3英寸CCD/CMOS尺寸级别的便携式数码相机进一步提升其成像质量，以接近现有4/3规格或者micro 4/3规格数码单反的成像质量，也是很有可能的……
总之，Super CCD EXR这一离量产应用如此之近的新型传感器技术，让我们对明年的数码相机市场有了不同以往的期待，而富士能不能最终完成他在Photokina上为广大摄影爱好者展示的这幅精美的未来画卷，还是让我们拭目以待吧！ (CCN传媒图片网 柯兰)
(文章来源：CCN传媒图片网)
Super CCD EXR为高端DC小型化照亮前方[组图]