了解高清數(shù)碼攝像機的技術原理　剖析佳能ＬＥＧＲＩＡ　ＨＦ　Ｓ１００的三大高清要素

老　張

在這個全民高清年代，數(shù)碼攝像機也走下神壇，進入Full HD的時代。將高清DV拍攝的視頻直接連接電腦即可進行后續(xù)的編輯，在電腦的輔助下輕松制作出自己導演的大片也并非難事，而且高清DV通過USB接口連接電腦即可將視頻與家人和朋友分享。這讓越來越多的人開始關注高清DV。

不過，在你手持小巧精致的高清DV記錄生活點滴的同時，你是否清楚手中的小精靈是如何工作的呢?當你在高清DV市場上面對眾多產品之時，你知道如何從技術參數(shù)上去判斷高清DV的優(yōu)劣嗎?

近段時間有一款高清DV產品因成像質量優(yōu)秀而在市場上非常火爆，它就是眾多攝影愛好者議論的焦點——佳能LEGRIA HF S100。下面，就讓我們搭乘HF S100，一起進入高清DV的技術世界!

數(shù)碼攝像機的成像原理

在深入了解高清DV之前，讓我們先來看看數(shù)碼攝像機的基本工作原理吧。

其實數(shù)碼攝像機的工作原理很簡單，與普通的相機幾乎如出一轍，只不過它記錄的是動態(tài)影像而已。

首先，外部的光線經過鏡頭的匯聚、過濾之后，將光信號直接傳輸?shù)紺CD(電荷藕合)或者CMOS(互補金屬氧化物導體)影像傳感器。

如果用人的眼睛作比喻，DV的鏡頭就相當于眼睛的晶狀體，負責匯聚光線，而影像傳感器就相當于視網膜，負責捕捉光線信號。影像傳感器負責將捕捉的光線信號轉換為電荷，再通過模數(shù)轉換芯片轉換為數(shù)字信號，并輸入到后端的影像處理器中。

在影像處理器中，數(shù)字信號經過處理還原，再度成為圖像信號，經過特殊的算法進行圖像信號的后期處理(如亮度增強，色彩補償?shù)?，并壓縮為視頻源之后，直接輸送到存儲器中進行存儲，完成整個DV視頻拍攝的過程。

這原理說起來好像很簡單，不過正如數(shù)碼相機的成像質量有優(yōu)劣之分一樣，各個不同型號的DV成像質量也有差別，那么影像DV成像質量的主要因素是什么呢?

三大關鍵——高清Dv成像質量的秘密

總的來說，排除人為的因素，從硬件層面來看，對高清DV成像質量影響最大的+因素是CMOS影像傳感器、鏡頭以及影像處理器，而這三大件也是衡量高清DV性能的最主要的三個參數(shù)。下面，就讓老張為你一一道來。

CMOS影像傳感器

在以往的DV產品中，大多使用的是CCD影像傳感器。而在DV進入高清時代之后，幾乎所有廠商都在其主流產品上使用了CMOS影像傳感器，為什么呢?

CCD在工作時，上百萬個像素感光后會生成上百萬個電荷，而所有的電荷都需要經過同一個“處理器”進行電壓的放大轉換，形成電信號，完成光電轉換過程。可想而知，當數(shù)據(jù)量特別大的時候，這個“理器”無疑就成了提升圖像處理速度的瓶頸——千軍萬馬去爭著過一座獨木橋，要多久的時間?

而對于CMOS來說，每一個像素點都有單獨的“處理器”，因而不存在圖像處理速度的瓶頸，對于數(shù)據(jù)吞吐量特別大的高清視頻來說，具有得天獨厚的優(yōu)勢。而且CMOS的工作電壓遠低于CCD，功耗低，高清DV的小型化也得以實現(xiàn)，更貼近消費者的實際使用需求。

我們都知道，CMOS相比CCD有一個劣勢——噪點嚴重，那么在高清DV上如何去克服這個問題呢?

目前，市場上確實充斥著低質的CMOS傳感器，比如攝像頭使用的CMOS傳感器。不過，從潛力方面看，無論是CCD還是CMOS都是硅片，兩者的共同之處在于，只有注入的那部分光會產生電子。因此，如果能夠減少噪點，那么從理論上來說是可以否定CMOS低畫質的說法的。

相反，由于可以在像素部位放大信號電荷，所以在噪點進入之前，如果能放大信號的話，CMOs就可以實現(xiàn)比CCD更高的S／N(Signal／Noise，信噪比，越大成像質量越好)。另外，從原理上來說，不會出現(xiàn)噪點也將是其特征之一。對于標清DV而言，由于本身的像素較低，數(shù)據(jù)流量并不太大，因此CMOS影像傳感器在標清DV上應用的話反而發(fā)揮不出其自身的獨到優(yōu)勢。

目前市場的高清DV中使用的CMOS影像傳感器各家自有不同的技術，不過幾乎都是殊途同歸。以佳能LEGRIA HF S100為例，其CMOS影像傳感器就具有鮮明的技術特點：

鏡頭

對于高清DV的鏡頭而言，我們需要了解并引起重視的是兩個方面——焦段與鏡頭質量。

由于DV鏡頭的影像傳感器面積一般都比較小，因此它的變焦倍數(shù)往往可以做得很大，目前市場上光學變焦倍數(shù)超過20倍的產品也不在少數(shù)。不過就日常的使用而言，使用率最高的焦段一般都集中在10倍以內，至多到15倍變焦就已經足矣。

特別提醒大家，需要注意光學變焦與數(shù)碼變焦的區(qū)別，普通的數(shù)碼變焦，只是用電子的方式來提高像素，因此變焦倍數(shù)越大，畫質損失的就越多。而光學變焦是配合光學鏡頭運動，連續(xù)改變感光元件讀取范圍的一種技術，不會帶來畫質的損失。購買DV的時候可得特別注意了，千萬別被XⅪ陪數(shù)碼變焦給忽悠了!

另外一個重點就是鏡頭本身的質量。目前的幾大主流DV廠商都在高清DV上使用了很優(yōu)秀的鏡頭，比如佳能的新高清攝像鏡頭、SONY的卡爾蔡司Sonnar鏡頭以及松下的徠卡鏡頭等，都是非常優(yōu)秀的產品。同樣，以HF S100上使用的佳能新高清攝像鏡頭為例，它的幾大技術特點也是保證HF S100成像質量的重要原因。

非球面透鏡

佳能攝像機都采用了玻璃模鑄的非球面透鏡，這種透鏡具有出色的曲率半徑，可以維持良好的像差修正，帶來卓越的銳度和精細的分辨率，同時讓鏡頭的小型化設計成為現(xiàn)實。

新高清攝像鏡頭

HF S100配備的佳能新高清攝像鏡頭，即采用了2片非球面鏡片，可以顯著改善廣角端的失真及提高長焦端防抖時的周邊光量；新灰度顯示的大型ND濾光鏡也支持更高質量的畫質。同時，它能實現(xiàn)接近IXUS數(shù)碼相機鏡頭的MTF特性，抑制高清影像細微模糊現(xiàn)象，并通過“球體轉動控制”實現(xiàn)高響應性的防抖，從而為拍攝真正的高清影像提供了保障。

當然，鏡頭光圈的參數(shù)也是DV的性能指標之一，不過對于這個參數(shù)的要求就相對比較簡單——對于同類產品而言，大就好!

影像處理器

對于高清DV的成像質量來說，影像處理器的性能至關重要。它的性能直接關系到高清視頻影像的動態(tài)范圍、平衡光暗度以及影像層次感，對最終視頻質量有著直接的影響。對于各大DV廠商而言，在影像處理器上都有自身獨到的技術，而用在HF S100上的則是大名鼎鼎的佳能DIGIC家族的影像處理器。

愛好攝影的單反發(fā)燒友應該對DIGIC并不陌生，而DIGIC除了在DC上的應用之外，DV上也同樣衍生出了DIGIC DV系列高速影像處理器。該影像處理器是專門為處理高清視頻影像而研發(fā)的，目前已經發(fā)展到了DIGICDVⅢ。

影像處理器是實現(xiàn)高清視頻高畫質影像的核心部分，它負責對高像素的CMoS影像感應器接收并轉換后的龐大信息數(shù)據(jù)進行高速運算處理，最終保證視頻的高畫質輸出。對于HF S1001所采用的DIGIC DVⅢ來說，它還能夠通過組合使用面部優(yōu)先功能，發(fā)揮更高精度的場景分析能力，十分智能化。

色彩還原

DIGIC DV系列更真實地還原皮膚顏色，有效地控制黑暗場景的細節(jié)和噪音，并真實還原明亮場景的色彩。

改善色調還原

單獨處理Gamma和Knee曲線，Gamma曲線用于調整適合人眼觀看的顯示設備影像，Knee曲線用于調整動態(tài)范圍。

混合降噪

除了具有優(yōu)異的圖像處理能力外，DIGIC DV系列還搭載了混合型降噪系統(tǒng)。通常的降噪技術就是通過犧牲圖像的輪廓銳度和細節(jié)來達到干凈畫面的目的，降噪的同時也會丟失影像細節(jié)。佳能DIGIC DV系列高速影像處理器在降低影像噪音的同時也控制了影像細節(jié)的損失，以損失很少的影像細節(jié)分辨率獲得了高質量低噪音的影像。

高速處理

強大的同步照片拍攝及高速連拍能力，拍攝出的照片具有同樣的高畫質。