[一]目前数码相机的几个主要问题

最近，不论是无忌摄影论坛，还是其他摄影相关媒体，对使用数码相机拍摄图像中产生的一些异常成分议论
很多。从过去谈论较多的紫边，摩尔纹，到最近尼康数码单反相机D70在一些特定拍摄条件下，拍摄图像中
产生的条纹，画面撕裂，高光溢出，高速快门下的画面左右色彩不正，等等都引起用户们的广泛关注。

我们注意到，很多讨论都是针对现象而引发的原因探明，但是其中一些讨论已经涉及到是否界定为产品质量
问题，更有甚者已经将提高到是否索赔，以及经济冲突与民族情绪等。

不论是作为无忌摄影论坛，还是个人看法，都认为在这里，讨论的范围应该界定在技术范围内，最多涉及到
是否存在质量问题。超过以上的范围者，都不适合在这里继续下去。

以上的现象种类很多，目前我也无法判断哪些属于明显的质量问题？哪些属于固有的目前的技术不可超越的
问题？哪些属于无法解释而偶发的现象？为此，我仅仅想就一些实际状况，就事论事谈谈自己的看法。

[二]美能达－柯尼卡的数码相机Ａ－２的情况

首先围绕图像出现条纹这个现象，请让我们重新阅读一份谁也不注意的相机使用说明书。这就是美能达
－柯尼卡的数码相机Ａ－２中文使用说明书。

中文说明书的封面：中文说明书的第54页：为了便于阅读，我将美能达－柯尼卡的数码相机Ａ－２中文使用说明书的相关内容贴上来：当以大光圈值（F2.8或者F3.5）拍摄含有明亮物体如太阳场景时，在图像中可能会出现条纹。并可能由
于数据丢失出现黑色区域。出现这些情况时，请调低光圈值或者使用中性密度滤镜降低这种效果。

请勿长时间将相机对着太阳。否则，强烈的太阳光可能会损坏CCD。不用时请关闭相机或者盖上镜头盖。

看来，图像中可能会出现条纹并非数码相机D70的专利，其他品牌的数码相机也会出现，而且，美能达－柯尼卡
的数码相机Ａ－２上市的时间早于D70。甚至美能达公司将这样的现象公开写进说明书。从这一点可以看出，
数码相机的生产商根本不忌讳谈论图像中可能会出现条纹，而且推荐的对策也是尽量不要拍摄太阳或者使用
中性密度滤镜。既然如此，我们大可不必对尼康公司事后推荐的完全相同的方法议论纷纷。

问题的另一方面，我们很自然会产生一种疑问：针对发生这样的条纹现象，不论尼康D70还是美能达－柯尼卡的
数码相机Ａ－２是否都存在不可容忍的质量问题？那么也会发问：尼康和美能达－柯尼卡为啥明知故犯，不在
技术上解决条纹问题之后，再推出D70以及Ａ－２呢？

[三]目前技术水平的CCD的固有物理特性

首先我们看看过去的CCD与现在的CCD的结构示意图，它代表一个画素的传感器部分：旧型的自上而下包括彩色
滤光片，遮光膜，黄色的受光部以及其侧面的电荷传送部；柯达数码单反DSC Pro 14n就是采用这种方式的CCD;
新型的则在顶部多了一个微透镜，以增加收集光线和减少遮光膜带来的乱反射。再谈谈CCD中常常发生的Smear现象：

关于Smear现象的解释可以参考以下辞典网站：
http://www_nifty_com/webapp/digitalword/word/063/06315.htm

简单翻译为中文：
Smear现象特指，对于CCD传感器，当画面内射入高辉度点光源时，在整个画面上形成一条白色条纹（带状）的现象。
特别是对于一些不具备机械快门的数码相机，当某个画素单元积蓄的电荷饱和后溢出，在整个画面上将形成竖带状
Smear，此乃CCD固有特性。

用一张实际发生的照片说明如下：究其产生的原因，可以通过CCD的排列结构与电荷传送方式来解释。

从顶部观察CCD的话，左图乃仅仅有微透镜的CCD；右图乃微透镜下配置有RGB原色滤镜的CCD。每个画素单元的排列
为横竖排列。通常的CCD按照结构来分，有三种方式：IT型，FT型以及FFT型。其中IT型的桔黄色部分为受光部，左侧为电荷输
送部，积蓄的电荷首先通过子纵向的输送部传到下方，再由蓝色的水平输送部将信号输出。FT型也类是。问题出在
这样的纵向的输送方式，当某个画素受高光影响处于饱和状态，会导致整个纵向的输送部都处于饱和状态，表现在
画面上为整条的高光溢出。此外，超高强光也会穿过微透镜下面的遮光膜，直接干扰左右受光部以及电荷输送部，
形成不必要的噪声。可以说，局部高光是产生Smear现象（条纹或者撕裂）的主要原因。通常，那些不具备机械快门或者即使具备机械快门，但采用高于闪光同步（比如1/250秒）拍摄时，都是使用CCD固
有的电子快门实施暴光，那么即使电子关闭，CCD依然被强光照射，在从CCD读取画像数据产生的CCD固有噪声。

反之，如果暴光后机械快门关闭的话，将遮挡之后的任何光线，在这样的状态下进行电荷传送读取画像数据的话，
将不会产生Smear现象。比如图中的FFT型CCD,它的缺点是无法提供实时图像，这意味着无法提供给取景器或者
液晶显示屏。

所以说，我们认为产生Smear现象至少存在两个条件：局部高光点光源以及CCD暴露在光线下进行数据读取（电荷
传送）。

有关CCD的断面结构与改进可以参考这个网页：
http://www_sony_co_jp/Products/SC-HP/sys/ccd/sensor/sil.html

写完这篇短文后，我们可以进一步讨论目前数码相机种存在的问题，哪些是质量问题，哪些又属于目前的技术水平
无法超越的。目前我的感触是，不了解某件事情以及由来是可以理解的，但是，不想进一步了解甚至由此作一番推
理或者借题发挥，就没意思了。

做个菜鸟没有啥可怕的，但是凭借自己是菜鸟而壮胆到处吓人，就是你的不对了。

[135F2DC 编辑于 2004-04-04 20:42]

我觉得作为一个消费者发现问题即使是设计问题也应提出，这样可使厂家在设计下一代产品(如D70 MKII)时作参考以便改进。如果没人提出，厂家可能以为没问题而加以忽略。

让我搬个凳子，认真听老师讲课，做好笔记。

谢谢编辑大人，长见识了。

好文章

尤其是最后一句

编辑到底是编辑.
希望那些不怀好意的家能扇子就不要装文盲再跳了.

知道原理之后的一点点遗憾是:
1.这是设计所致,所以估计是没办法弥补了.
2.不爽的是这是节约成本所致,搞得D70要和A2来比.

正如试试说的那样，FFT类型的CCD代表例子是olympus/E1.full frame transfer 与
interline transfer CCD的结构差异可以参考下列网站：

http://www_olympus-pro_com/index.eu.en.html?content=/eu/en/product/benefits/imagequality/fullframetransferccd.html

d100和d70虽然基本是一块CCD,也就是说基本属于interline transfer CCD的结构，但
前者不使用CCD固有电子快门（d100的CCD原本是否具有电子快门无法考证，至少没有启用
该功能）参与暴光，那么前者在移位递进传递电荷的时候，焦平面快门是关闭的，即使存在
局部高光，也不会对电荷传送造成干扰，导致溢出。

反过来也可以说，如果仅仅使用d70的焦平面快门暴光的话，基本不会出现高光溢出。可惜
大家无法接受，不是吗？

也可以说d70在某些地方省下成本，比如没有采用高达1/8000秒的焦平面快门，或者没有采用
full frame transfer CCD。可以想象，那么D70的价格就不是8K上下，和APS-C面积一样的
full frame transfer CCD价格肯定高于olympus/E1。

我的看法是，D70是成本与机能上平衡的产物。D70上很多目前发生的问题，虽然不是全部，
至少一些所谓的问题不是缺点，而是弱点。

从sony网站上可以看出，D70的CCD可能采用的就是progressive scan 与传统Previous IT
CCD不太一样在于数据的读取方式。

[135F2DC 编辑于 2004-04-04 11:55]

哈勃太空望远镜也是使用面阵CCD, 拍的图片也存在高光处有线条存在的现象，这个确实是CCD的物理特性。一些侦察卫星使用线阵CCD, 相对来讲不大容易出现这种状况。

知识性很强的好贴

D70就象低价的高频低能PC，喜欢就好！

我觉得楼主这篇文章非常好.从技术层面上分析,理解一种现象,对大家深入了解数码相机的特性非常有益.同时也增加知识.

我愿意多看到这样的文章在无忌出现.

蛮喜欢看这样的带点学术意思的文章，135版有时间应该可以写的更加深入一些。比如我就不大明白，d100和d70基本是一块CCD,为什么前者得到的抱怨就少，是不是d70在某些地方省下成本了？也就是说这个溢出的毛病虽然正常，但是可以改善？？

画像就是硬道：

拿A2比较的用意，在于采用CCD的电子快门，在超高速区暴光是产生条状高光溢出的原因。而
A2 and D70在这方面是共同的。

你说的对！如果D70采用像D2H或者D100那样全程焦平面快门，从原理上就不会出现D70那样
的现象了。带来的问题是成本。对于D70，用户很轻松地得到1/500秒闪光同步，那是借助
CCD的电子快门。负面影响是，，，，对了，D1X也采用了CCD的电子快门，出现一些高光溢
出也不奇怪。

http://www.xitek.com/info/showarticle.php?id=1638

条件是采用高速快门的时候，低速情况下没有问题。所以，不论推荐使用中密度滤镜或者小
光圈，目的都是降低拍摄的快门速度。

更正：此“机械快门“乃焦平快门之意。

应该说，这个溢出问题，是设计上的限制，而不是质量问题

试试：这个贴子，我是作为编辑说话的。

另外，canon的CMOS单反也都是全机械快门？我记得1D也具备电子快门。拿A2在这里作比较，
不是比较是否有机械快门，也不是比较对焦速度，而是说明CCD的电子快门是产生条纹的原因。
机械快门的确属于“档次”的话题，但是如果机械快门睡觉，电子快门作用的话，条纹的产生
与“档次“无关。