富士创新3D影像技术近距离全接触
富士胶片,在其备受赞誉的FinePix系列数码相机上市十周年之际,发布了全新的具有革命性意义的图像传感器“Super CCD EXR”,一款对于追求超高影像品质具有划时代意义的CCD传感器。同时发布了全新的完全不同于现今市场上所有影像系统的3D影像系统,标志着数码影像世界一片全新领域的开辟。

“自然影像技术”是一套基于那些资深摄影师的拍摄理念、基于那些曾经陶醉于使用如“Velvia”、“PROVIA”等富士专业反转胶片的专业影像工作者的理念的数码影像处理技术。完美的影像是诸多因素恰如其分的完美结合:色调、色度、饱和度、动态范围、锐度和分辨率等等。而众所周知的是当一块图像传感器上像素的大量增加,必然会使得高感光度和宽动态范围的获得更为艰难。当图像传感器上的光敏二极管精细化程度越来越高,当单位像素的面积越来越小的时候,噪点、杂色等问题也随之被越来越大的还原出来,从而极大程度的影响了最终的成像品质。

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!

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。

富士胶片的工程师们开始着手于研制出一款具有超高“灵活性”的图像传感器以满足摄影师们的要求。而其研究的最终目标就是能够生产出一款能够类似于人的眼睛般工作的高性能图像传感器。场景里色彩、感光度上的极其细微的差别变化都将是我们的传感器研发工程师所需要去面临的挑战。EXR传感器本质上是一款可以“切换”工作方式的图像传感器,切换它复杂的电子工作模式以适合当前的拍摄目标,切换它的感光特性以适合摄影师的要求,而不需要象以往一样为了实现画质各方面因素的平衡而采取折中的会损伤整体画质的方法。#p#副标题#e#

富士中国数码相机事业部事业担当 青山国雄
EXR技术在高感度下有效降低噪点,富士F30/31的ISO1600、3200还是目前小型机高感表现的最高水平,EXR应用后肯定会超越这两者。理论上是提升1档的水平。ISO6400的画质基本相当于原来ISO3200的水平甚至更好。

日本富士写真株式会社电子影像事业部商品部部长 守内笃
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!

现场展示了3D拍摄的原型机和3D数码相框的模型
当被问及“3D在国内的发展趋势,需要多长的时间?”守内先生回答道“目前电视首先需要普及的是全高清,接下去是4Kx2K这样的方向,还是立体化的方向目前还不是太明了,好莱坞拍摄电影使用3D进行拍摄,也在催促液晶厂商推出相应的面板。3D的特点就是要内容先做,吸引人才会有设备。”

3D影像系统的原型机
由于设计原理的关系需要拍摄出3D影像必须是水平构图,垂直使用相机是无法拍摄出3D立体效果的。

另一种配色的3D原型机
目前原型机有两种配色,另外造型相对比较大,那在手上操作也不是很方便,手随时会遮住镜头。比不过好消息是,据技术人员称正式产品推出时,外形将完全不同,会重新设计镜头以及内部结构,体积会大大缩小。如果届时真的可以做到这些的话至少在外形方面还是非常不错的。09年将会有正式的零售产品出现。

3D影像数码相框原型
非常可惜,这次在说明会上展出的数码像框为一款模型产品,不能打开观看实际的效果,不过从旁边冲印出来的样片来看,效果非常的惊人。由于原理的关系无法用相机拍摄出3D的效果(即使拍摄出来普通的显示器也无法观看)。当然我们也抱着小小的疑问,09年产品上市后富士会猛推冲印行业还是与显示器面板厂商合作呢?#p#副标题#e#

会上展示了使用EXR技术的样机拍摄的一部分样片,其中最吸引与会者眼球的是一幅使用ISO1600拍摄的夜景样片,干净的画面配上良好的细节表现实在是令人叹为观止!虽然由于是翻拍还不能很好的体现出实际的效果,但是我们仍然能从暗部的一些细节上和并不十分明显的噪点上看出这一技术的领先之处。

同样的EXR技术可以在减少了噪点和杂色之后还可以保留很好的细节,模特的头发丝清晰可见,说明其并非简单的降噪而是从硬件上解决了高ISO表现这一难题。

守内先生说:我们的目标更加远更加广更加薄。在入门级别也会推出28mm得广角(例如J150W)。使用EXR技术的新产品在600万像素下,并且画质可接受的情况下会达到ISO6400。而300w下则可相应达到ISO12800。ISO6400下还是非常不错的。下一代产品使用EXR后,还不会完全放弃HR等标识,但会逐步更新最后终将是EXR的天下。而理论上使用EXR技术的相机已经可以达到APS-C幅面数码单反的成像水平。

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。#p#副标题#e#

从现场来看这款原型产品的体形是非常“巨大”的,不过前文提高过厂家会在正式推出的时候改进设计从而大大缩小外形尺寸。模型的上半部分采用钢琴漆处理,下半部分则是凹凸不平的纹理,提高拍摄稳定性。

从背面可以看到,操作方面与普通的数码相机基本相同,只是增加了一个2D/3D的切换按钮,可以在拍摄和回放的时候切换模式,在3D拍摄和2D拍摄之间进行选择。

目测屏幕的大小应该是2.5"左右,但分辨率并不是很高,3D的技术关键其实是在屏幕的覆了一层膜,通过不同光路的调整,并且利用人眼的视差达到3D效果。

机顶肥厂的干净整洁,基本就是普通数码相机的设计,开关、快门。

手持时的效果

3D模式下的屏摄

2D模式下的屏摄
可以看到其实使用相机拍摄的时候是完全看不出任何区别的,只有人眼观察的时候才能有3D空间的效果。#p#副标题#e#
1、 全新的色彩滤镜排列方式
2、 全新的像素合并方式
3、 全新改进的电荷累积控制方式
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原先的CCD |
CCD EXR |
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图1)Super CCD EXR结构
微透镜 色彩滤镜 光敏二极管 |
图2)原先的和EXR色彩滤镜排列方式的对比
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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。#p#副标题#e#
3D数码相机中的技术

3D数码相机极大的依赖于全新研发的图像处理引擎——“自然影像处理引擎3D”,该图像处理引擎负责将采集到的两块CCD传感器上的同步图像信号合并,而且即时处理成高质量的影像,无论是静态照片和动态录像,都能高效还原。
由“内建3D auto”为两块传感器决定最理想的拍摄条件。3D auto意味着当快门被完全按下的瞬间,跟拍摄相关的重要参数,例如对焦、变焦范围、曝光等都被同步。相机也内建了同步控制系统,精度达到了惊人的0.001秒数量级以实现快门控制和电影拍摄同步。
该处理引擎还应用了最先进的使用在2D处理引擎上的高感光和高分辨率技术以保证获得超高的成像质量。
同样,超高精度的紧凑型富士龙镜头也被引入该3D成像系统以保证左右两路通道所采集的图像信号的高度一致性。

而LCD显示系统则被做了彻底全新的修改,该系统使用2.8英寸23万像素的LCD。感谢技术进步为我们所带来的,原先被认为很难克服的屏幕闪烁和图像黯淡问题被降低到了最小限度,从而能够获得美丽、自然的3D图像。该屏幕同样也能够象2D相机的LCD一样显示2D图像。

原先的CCD
CCD EXR