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     數(shù)碼相機是一種電子成像設(shè)備，它承擔(dān)將景物影像轉(zhuǎn)換成電子數(shù)字圖像的任務(wù)。近年來，數(shù)碼相機技術(shù)的發(fā)展十分迅速。除光學(xué)成像系統(tǒng)、電子控制技術(shù)的進(jìn)步以外，在電子成像技術(shù)方面的技術(shù)進(jìn)展也十分顯著，不僅在電子成像芯片的元件類型和像素集成度上，而且在感光成像單元的排列結(jié)構(gòu)、色光分解原理等方面都不斷有新技術(shù)出現(xiàn)。本文將對其中一些相關(guān)技術(shù)進(jìn)行比較和分析，同時，還對數(shù)碼相機在印前領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行討論。一、 電子成像芯片的元件類型      目前，在數(shù)碼相機上應(yīng)用的感光成像芯片主要有：CCD(電荷耦合器件)、CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件)以及JFET(結(jié)型場效應(yīng)管器件)3種。這3種器件完成對光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換，使之成為電子圖像，三者在這一點上是共同的。圖1為CCD、CMOS和JFET的成像芯片的外觀。        作為成像器件，面陣型CCD發(fā)展歷史較長，技術(shù)較為成熟，是目前在數(shù)碼相機上應(yīng)用量最大的成像器件。成像質(zhì)量優(yōu)良是CCD的優(yōu)勢，但制造技術(shù)復(fù)雜，成本相對較高，在提升芯片像素數(shù)的同時保持成像質(zhì)量的要求下，繼續(xù)提高像素數(shù)有一定難度；由于CCD器件在不成像時依然需要保持加電的工作狀態(tài)，因而其耗電量相對較高。      CMOS用于電子成像的時間不很長，其成像質(zhì)量提高迅速，綜合性能接近CCD。其優(yōu)點是制造技術(shù)相對簡單，芯片尺寸和成品率的提高受限較少。此外，CMOS只在成像時才工作，耗電量較低。每個感光單元具備獨立的電荷信號向電壓信號轉(zhuǎn)換電路，使圖像信號的生成較為簡單且速度較快。但CMOS在成像時需要重新建立工作所必需的電壓/電流狀態(tài)，狀態(tài)的頻繁變化會產(chǎn)生附加熱量，導(dǎo)致噪聲信號而影響圖像品質(zhì)。      JFET是由Nikon公司新近推出的成像器件，從其介紹的性能上看，這種器件突出的優(yōu)勢在于成像速度高。在Nikon的D2H單反數(shù)碼相機上，快門時差僅為37毫秒、每秒8幀的連拍性能都與這種器件的特點相關(guān)。據(jù)稱，這種器件同樣具有耗電低、集成度高的優(yōu)點。目前，在D2H單反數(shù)碼相機上的JFET器件為410萬像素。二、 像素數(shù)與圖像分辨率      1. 芯片尺寸和像素數(shù)      電子成像芯片上集成了大量感光單元，成像芯片接收到光學(xué)影像以后，每個感光單元將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。顯然，芯片上的感光單元數(shù)越多，光學(xué)圖像被“分割”成的像素數(shù)就越多，就有可能采集到更精細(xì)的圖像細(xì)節(jié)。提高成像芯片的感光單元數(shù)(像素數(shù))是制造廠商追求的目標(biāo)之一。      但是，像素數(shù)高并不一定意味著圖像質(zhì)量優(yōu)秀。這是因為，電子成像器件具有這樣的特性，即：在其接收到的光量較低時，伴隨圖像信號的噪聲信號會相對上升，而且所產(chǎn)生的電信號與光量之間是非線性關(guān)系，這些都會導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。在感光成像總面積保持不變的情況下，一味地提高感光單元(像素)的數(shù)量，則每個感光單元的面積必然下降，接收到的光量相對較少，信噪比下降。如果采用降低光圈指數(shù)、降低快門速度的方法提高整體曝光量，又可能使圖像高光部分出現(xiàn)某種程度的過度曝光而損失影調(diào)層次。一些數(shù)碼相機的評測報告中，在芯片尺寸和其他技術(shù)指標(biāo)不變的前提下，像素數(shù)從300萬提高到500萬，確實存在圖像質(zhì)量下降的現(xiàn)象。       采用增大感光芯片總體面積的方法，可以增大每個微型感光單元的面積，或者在提高像素數(shù)的情況下，感光單元的面積不縮小，從而保證成像質(zhì)量。但這會導(dǎo)致成品率降低，相對提高了成本，對民用型數(shù)碼相機而言，這種做法并不十分明智。因此，在像素數(shù)、成像質(zhì)量和成本三者之間尋找合適的平衡點，是廠商需要仔細(xì)把握的。     目前常用的感光芯片尺寸有：按對角線長度計算的1/2.7英寸、1/1.8英寸、2/3英寸、3/4英寸等；也有與135畫幅一致的“全畫幅”芯片(24毫米×36毫米)。常見的畫幅寬高比有4∶3和3∶2。圖2為寬高比4∶3下的4種畫幅芯片面積比較，面積最大的底層為“135”畫幅。                                  通過芯片成像面積，利用像素數(shù)數(shù)據(jù)，可以計算出每個感光單元的理論面積。由于感光單元旁邊具備電荷傳輸和控制電路，其實際面積比理論值還要小。(待續(xù))