成像质量就是生命 揭适马DP1画质老底

DP1的影像之心：FOVEON X3

　　　DP1使用了一块和SD14上相同的，尺寸为20.7x13.8mm的FOVEON X3影像传感器。一方面，这块传感器的尺寸让DP1勇夺不可更换镜头便携数码相机传感器面积之王宝座；另一方面这块工作原理完全不同于传统的马赛克传感器的X3传感器也赋予了DP1和SD14以无与伦比的色彩表现，甚至可以这样认为，DP1之所以能够吸引如此众多的目光，X3是首要因素。

　　在细说X3之前，我们先来了解一下什么叫马赛克传感器。

　　上图是一块典型的马赛克传感器示意图(CMOS和CCD的区别主要是工作原理不同，结构还是一样的)，在马赛克传感器的结构中，上面一层彩色的是滤色片和微透镜，灰色部分则是捕捉电荷的光电二极管或者mos管，也就是说，马赛克传感器实际上是色盲，它只能够感知到射到组成像素的光电二极管或者mos管顶端的光线强度，而不管这个光到底是什么颜色的，分辨颜色的工作被交给了滤色镜和后期影像处理芯片，红绿蓝三色的三个点组成了一个像素，而这三个点是分布在同一个平面上的，也就是说，一个点只能感知一种颜色而对其他颜色视而不见，在早期的CCD像素集成度不够高的时候，数码相机对于层次的表现极为令人发指，原因就在于此。三原色的三个点感知到光线的强度之后由相机将积累的电荷读出，并且通过影像处理芯片的计算来确定这三个点所组成的像素的颜色到底是什么样子的，因为组成像素的点在平面上分布，就像装饰用的马赛克瓷砖一样，故而被称为马赛克传感器。下图是一个典型的马赛克传感器的微观照片，可见带有不同颜色滤色片的微透镜。

　　下图则解释了一般马赛克传感器的工作过程。

红色点获得的信号

绿色点获得的信号

蓝色点获得的信号

最终图像

　　而FOVEON X3传感器与此不同，它是一种多层传感器，它是根据不同颜色的光线对于硅层的穿透深度不同的原理设计的，与传统的单像素提供单原色的CCD/CMOS感光器技术不同，X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光元素垂直叠在一起，同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍，提供更丰富的彩色还原度以及避免采用Bayer Pattern传统感光器所特有的色彩干扰。另外，由于每个像素提供完整的三原色信息，把色彩信号组合成图像文件的过程简单很多，降低了对图像处理的计算要求。采用CMOS半导体工艺的X3图像感光器耗电比传统CCD小。

　　下图则解释了X3传感器的工作原理。

　　由于每一点都记录了光线的色彩信息，所以X3传感器对于色彩的层次和过度拥有着异乎寻常的表现能力。

　　适马SD14和DP1所使用的是第三代Foveon X3 Pro图像传感器，像素提升到了1400万像素（4608×3072分辨率）。与前代的Foveon X3相比，新型Foveon X3 Pro传感器在各矽层中增加了新的滤镜，一方面可改善入光的反射扩散率，另一方面也会让色彩更为自然，其图像效果上能与传统胶片媲美。此外，还增加了ISO感光度范围，可抑制更长时间曝光所引起的噪点、提升了影像动态范围、耗电更低等优点。

　　这样看来X3似乎全身都是优点？其实也不然，X3的死穴在于复杂光照环境和弱光环境中的偏色，光电二极管的转换效率并不是一成不变的，在弱光下的时候，穿透表层的硅而到达下层的光线会减弱，这也早就了适马SD9/10广受诟病的偏黄绿色，而且偏的很怪异，难以后期矫正。SD14的出世对于偏色改进不少，一方面是新的传感器，另一方面也有算法的功劳，这次DP1在正式量产之前再三调整图像算法，也说明了算法对于X3来说是尤为重要的环节。