浅谈数码相机感光元件性能对数字影像的影响

    数码相机，也就是Digital Still Camera(DSC)，简称：Digital Camera (DC)，它利用感光元件将通过镜头的光信号转换成电信号，再经模/数转换成数字信号，然后用图像处理引擎的处理以一定格式压缩、存储后形成数字影像的照相机。数码相机与传统相机相比有得天独厚的优势，数码相机采用的闪存的储存方式，现在市场上常用的存储容量在2G左右，可以存贮数千张的照片。数码相机拍照方便、存贮量大拍完之后立刻就能看见拍照的效果，可以及时选择所拍摄的照片，满意的留下不满意可以立即删除。并且色彩还原和色彩范围不再依赖胶卷的质量，减少了拍照的成本。现在无论是单反数码相机、长焦数码相机还是卡片机的使用者，在相机的使用上都要求有更好的拍照的效果，而感光元件是决定拍照效果的最重要的要素，故在此探讨感光元件与数字影像之间的关系。

    1 数码相机感光元件的发展状况

    感光元件是数码相机的核心技术，被称为数码相机的心脏，常用的数码相机感光材料主要有两类，也就是CCD和CMOS，现在随着科技的发展数码相机的感光材料越来越多，开发出适合不同消费者需要的感光材料，笔者简要介绍数码相机感光元件的发展历程。

    1.1 第一阶段，20世纪90年代

    这一时期的数码相机所用感光材料主要是CCD，这一时期的CCD主要是将拜尔滤镜装在CCD上，将红色和蓝色过滤掉，使每个像素都接受到感光讯号，成像较为丰满。到了九十年代末一些数码相机生产商用三片CCD和分光棱镜组成的3CCD系统能将颜色分得更好，分光棱镜能把入射光分析成红、蓝、绿三种色光，由三片CCD各自负责其中一种色光的成像，解决了以前颜色不均问题。当然这一时 期CMOS也是常见的感光元件之一，与CCD相比二者技术差不多，就是生产技术有所不同。虽然这一阶段数码相机有了较大的发展，但是缺点也非常明显，也就是颜色分的不好，并且像素很低，这一时期CCD主要是24位的。

    1.2 第二阶段，21世纪以后

    进入二十一世纪以后，对感光元件的研究也逐渐深入，一大批新的感光材料被应用到数码相机设计当中，如超级CCD、FoveonX3等。此外传统的CCD在科研人员的努力下，也有了很大的进步，如索尼就研究了一种四色CCD技术，首先在2003年DSC-F828数码相机当中。超级CCD感光元件是富士公司在八十年代末期推出的一项感光技术，这一技术研发以后并没有广泛运用，直到索尼推出第四代超级CCD技术后，这一技术才得到广泛的应用。第四代超级CCD采用八角形光电二极管,像素则是以蜂窝式排列，使水平和垂直分辨率得到了很大的提高。此外还出现了LBCAST技术、FoveonX3技术的感光材料，这时期高档点的采样时是30位，而记录时仍然是24位，专业型数码相机的成像器件已经达到了36位，甚至已经出现了48位的感光元件。这些感光元件的技术发展推动了数码相机的发展。