小底出大片

李毅剛

傳統膠片機時代，除了少數人用的中、大畫幅相機，大部分相機都是35mm全畫幅（APS畫幅相機極少），因此成像質量很容易比較。到了數碼時代，事情發生了翻天覆地的變化，不算中、大畫幅相機，僅可更換鏡頭的單反和無反相機畫幅就有35mm全畫幅、APS-C畫幅、M4/3畫幅和1英寸4種規格。限于目前感光元件的技術限制，一般來講仍然是“底大一級壓死人”，即尺寸越大的感光元件成像越好，但近年來出現的一些新技術和功能則可以使小底相機（即畫幅小于35mm全畫幅的相機）的成像質量有顯著提升，讓小底相機也能拍出大片，下面就聊聊這些新技術和功能。

X3技術顯神威

X3技術的全稱是“The Foveon X3直接感光傳感器技術”。嚴格地說，它不是一項新技術，美國Foveon公司早在2002年2月就公布了這項技術。采用Foveon X3技術的傳感器原理與如今大多數可換鏡頭數碼相機上使用的傳感器不同。大多數傳感器采用的是俗稱“馬賽克”的拜爾結構（Bayer Pattern）單層結構感光元件，而Foveon X3技術的傳感器模仿傳統膠片，采用了3層結構，3層感光元件垂直疊在一起，一次同時感光。這樣，同樣數量像素的X3圖像感光器比傳統CCD或CMOS有更高的分辨率和更豐富的色彩還原，避免了色彩干擾。

2006年9月26日，第一款采用這種感光元件的適馬固定鏡頭袖珍相機DP1在德國Photokina展會上亮相。它采用了尺寸接近APS-C畫幅的1400萬像素X3感光元件，搭載等效焦距28mm的定焦鏡頭，一推出就震動了整個攝影界，沒有人想到一臺袖珍相機會有可以媲美35mm全畫幅甚至中畫幅相機的優異畫質。不過，它的一些缺點也暴露出來，主要是對焦系統落后、對焦慢、存儲慢、耗電量大、高感光度效果差，機身設計也比較簡單。2008年底，適馬收購了Foveon公司，并于2009起分別推出DPs、DPx、DPMerrill和dp Quattro系列袖珍機，以及SD15、SD1 Merrill單反相機，進一步完善感光元件和相機的功能、性能，在白平衡表現、對焦速度、高感光度表現、耗電量等方面有了明顯進步，但距離其他品牌的同檔次產品仍然有不小的差距。其優異的成像素質優勢也隨著佳能、索尼全畫幅高像素相機成像質量的不斷提高而迅速減小。而且，據傳佳能等廠商也在研發與Foveon X3傳感器原理類似的多層感光元件技術。適馬如不盡快在Foveon X3傳感器技術上取得重大突破，這項潛力巨大的技術恐有被淘汰的危險。

像素偏移“搖”出大片

X3 Foveon傳感器效果固然好，但有專利限制，并有種種目前還克服不了的問題，對于那些沒有傳感器制造技術，只能購買其他廠家傳感器的相機廠商，只能另想辦法。于是，理光賓得和奧林巴斯利用各自的機身防抖技術，分別采用了像素偏移的辦法提高成像質量。

上文中說過，大部分相機使用的拜爾結構傳感器都是單層傳感器，把4個像素（2個綠色像素、1個紅色像素和1個藍色像素）組成一個單元，一次感光，然后把這4個像素的信號合成為一個彩色信號，相當于1個像素，其它3個像素則插值處理。這樣的缺點是浪費了3個像素的面積，且插值信號不精確、相鄰信號容易互相干擾。

為此，理光公司在賓得K-3 II相機上采用了“像素偏移”辦法，在拍攝1張圖片時進行4次曝光，讓感光元件在正常拍照位置分別向上、下、左、右各偏移1個像素，然后將這4張圖片合成為一張。這樣每個像素的位置就相當于進行了4次曝光（紅、藍像素各1次，綠像素2次），而且是實時準確的曝光信號，不存在插值和干擾問題。這樣獲得的圖像無論分辨率、銳度、色彩還原都明顯好于過去的一次曝光方式，也不需要低通濾鏡或其他措施來消除摩爾紋，相當于采用了更高像素、更好性能的感光元件。為了減小多次曝光時的相機振動，4次曝光中只有第一次采用相機的機械快門，其它3次都采用無振動的電子快門。

M4/3系統的奧林巴斯相機，也長期受到“小底”的困擾。由于感光元件面積比APS-C畫幅更小，它的有效像素幾年來一直停留在1600萬，雖然機身對焦、操作性能和鏡頭光學性能優良，但始終無法擺脫像素低的劣勢。

為此，奧林巴斯在去年推出的OM-D E-M5 II相機上也采用了“像素偏移”的辦法，達到等效于提高像素的效果。不過，奧林巴斯采用的辦法與理光不同，它采用了每次偏移1/2像素、8次曝光的方式，可以實現等效于4000萬像素（Jpeg格式相機直接輸出）或6400萬像素（RAW格式，經電腦圖像軟件處理）的拍攝效果。這樣，相當于像素提高了2、3倍，一定程度上解決了底小的問題。由于這個功能效果很好，奧林巴斯將2013年推出的旗艦機OM-D E-M1通過升級固件的辦法也實現了這個功能。

不過，無論理光還是奧林巴斯的“像素偏移”功能都有一定限制。這就是它們都需要多次曝光，因此只能拍攝固定物體，要達到最好效果，必須使用三腳架，賓得K-3 II還要預升反光鏡。此外，這個功能原理并不復雜，其他廠家的相機也都可以做到，一旦全畫幅、高像素相機也實現了這個功能，那么理光、奧林巴斯剛剛縮短的差距又會瞬間拉大。

景深合成·包圍式對焦助力微距/風光攝影

常拍微距和風景的朋友一定知道，在拍攝這兩種題材時，常困擾我們的一個問題是景深過小。比如拍攝一只昆蟲，在微距狀態下常常是光圈已經縮小到f/16，仍然只能把昆蟲的眼睛拍得清楚，后面的身體仍然是虛的；拍攝風景也是如此，很難拍到像大畫幅技術相機那樣從前景到后景都清清楚楚的畫面。為此，奧林巴斯公司開發出了一種“景深合成·包圍式對焦”功能，解決了這個問題。

它的原理并不復雜，就是采用包圍曝光的辦法，在欲拍攝清晰的范圍內分成若干焦點分為多次拍攝，每個焦點再分成前、后若干點多次拍攝，將多組、多次拍攝的結果合成為一張圖片，就可以實現從近到遠都清晰。分得組越多，每組拍攝張數越多，自然效果越好。但這樣也帶來了運算量巨大的問題，所以這個模式要在拍攝后將圖像導入奧林巴斯專用軟件中處理。為了方便野外拍攝，奧林巴斯也推出了一種只需拍攝少量幾張照片，由相機輸出的景深包圍模式。這兩個功能可在奧林巴斯OM-D E-M5 II和旗艦機型OM-D E-M1上實現（需要升級固件）。

與像素偏移功能一樣，“景深合成·包圍式對焦”功能也需要使用三腳架，適合拍攝靜止物體。

在現有技術條件下，以上三種方式都是小畫幅相機提升影像素質的開創性技術，但都有應用限制。我們期望著革命性的技術創新盡快出現，真正實現用小巧輕便的相機拍出“大片”的夢想。