入侵“脑细胞”:聚焦数码相机处理器芯片

新锐技术

如果把数码相机比喻为人,那镜头就如同眼睛中的晶状体,感光元件好比眼睛中的视网膜,而处理器芯片对应的则是大脑。通过镜头采集光线,感光元件把采集到的光线转化成数字信号,处理器芯片则把这些数字信号进行处理,转化成图像,然后再传输到AD、DRAM、LCD、存储卡等主要元器件上。由于数码相机成像是物理变化,由光变成电荷,再变成我们所看到的画面,所以在感光元件技术成熟,镜头素质不相上下的情况下,处理器芯片对成像起着决定性作用。

一、数码相机的脑智力逐渐完善

其实在早期,数码相机内部根本就没有处理器芯片,那时由于像素普遍较低,功能很少,所以由MPU(结构与计算机CPU接近,可以理解为Micro CPU)来承担影像处理器的工作。当时由于相机内部并没有独立的Flash-ROM芯片,所以包含各种控制软件和算法的EPROM单元也是集成在MPU中。

直到上世纪90年代后期,数码相机的功能逐渐增强,厂商开始尝试将ROM单元从MPU中剥离开,并且通过采用可擦写的RAM,正面对待系统“升级”问题。到了2000年以后,数码相机的性能日新月异,不仅像素猛增,操控智能化程度也逐渐提高,只有彻底摒弃传统MPU的结构,开发新的核心,才能在竞争激烈的市场中立足,所以各大厂商开始尝试将光学与运算电路独立,处理器芯片就在这个时候诞生了。

大家不要以为我们所看到的照片都是由感光元件直接捕捉到的,其实处理器芯片对照片画质的优化处理过程相当重要。由于每个厂商采取自主研发的方式,所以不同品牌的数码相机装备着拥有不同自主产权的处理器芯片,接下来就给大家逐一剖析。

二、主流数码相机处理器

1.佳能DIGIC影像处理器第四代

技术特点:加强了高速连拍,高ISO降噪效果提升

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DIGIC Ⅳ影像处理器带来了更真实的画面还原和更快的反应速度

佳能DIGIC第一代产品出现在2002年,当时是希望通过图像处理技术,实现更高画质。DIGIC Ⅱ于2004年推出,在速度和反应方面有所提高,使相机拥有了傻瓜拍摄功能。2006年DIGIC Ⅲ面世,最大卖点是能识别人脸,事实证明,这是一项极其实用的技术。

DIGIC Ⅳ影像处理器芯片是目前佳能推出的最新一代产品,与此前几代产品相比,具有更强大的影像处理性能,在数据处理的速度和精度方面都有明显提升。其一是拍摄人物时,面部优先对焦的精确度和面部追踪的性能都大大提升,新增的“智能校正对比度技术”不仅在拍摄时能够自动将照片中暗部区域适当提亮,而且在拍摄过后进行浏览时,也能轻松对图像进行对比度调整。其二是噪点控制,随着降噪数据处理算法的优化和降噪信号处理速度的加快,不但降噪效果更明显,而且大大缩短了高ISO感光度下的降噪时间,这点在佳能2008年推出的几款数码单反相机上体现得尤其明显。其三是短片拍摄更实用,由于采用更高级的压缩技术,并配合处理器高速运算处理的能力,在确保高画质的同时,实现了更长时间的短片拍摄。

2.尼康EXPEED系统第一代

技术特点:高清拍摄的协调,电源优化和处理速度的提升

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EXPEED系统针对每一款产品进行特别优化

EXPEED系统是由尼康在2007年推出的,它与一般影像处理器不同的是,整个系统不涉及具体的特性,融入尼康最根本的综合数字影像处理理念,对每款机型、特定的用户特性及一系列应用中的影像处理引擎/系统进行了优化。以非常畅销的D300为例,在EXPEED的协助下,利用尼康CMOS感光器所具有的宽广的动态范围,以14位A/D转换处理获得层次丰富多样、高分辨率和高质量的照片,同时还改进了高速性能(连拍速度,存储卡写入速度),在高感光度下具有降噪功能的ISO 6400感光度,并支持HDTV,以及LiveView模式中的焦平面对比自动对焦。在D90身上,EXPEED系统不仅实现了高品质、高速图像处理的能力,更加入了人脸检测系统和高清视频拍摄。针对消费级数码相机,EXPEED系统在处理速度和电源优化方案方面起到了关键作用。

3.索尼Bionz影像处理器第一代

技术特点:面部色彩表现出色,曝光宽容度加强

Bionz影像处理器于2006年推出,前身是“真实影像处理器”,被索尼第一款数码单反相机DSC-α100所采用。Bionz影像处理器早期应用在索尼的数码单反相机上,能够高速处理高分辨率的图像,可以在进行高感光度拍摄时进行降噪,并提高自动对焦、自动曝光、自动白平衡、色彩还原及其他功能的速度和精确度。

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Bionz影像处理器足够智能

使用了Bionz影像处理器之后的画面,暗部及亮部的细节和信息得到了最大化的保留,同时处理器会根据直方图的信息来判别曝光时需要的补偿。依托强大的运算能力,人脸检测功能和笑脸识别功能出现了,它极大地推动了数码相机智能化进程,不仅能够对人脸进行跟踪,完成对焦、曝光等控制,还能识别出儿童和成人。

4.奥林巴斯TruePic影像处理器第三代

技术特点:噪点控制加强,色彩还原准确性提升

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奥林巴斯力推TruePic影像处理器

奥林巴斯TruePic影像处理器是2004年推出的。目前市面上奥林巴斯相机所配备的TruePic影像处理器已经升级到第三代,搭载了将噪点与影像信息精确分离、准确检测影像边缘部分并柔滑地加以再现、可对色彩和亮度信号分别进行调整等三项先进技术,既能在最大限度上消除图片噪点,又能轻松实现自然色和丰富的色调表现。此外,极大地减少了图像处理时间,解决了由于像素增加带来的设计瓶颈。

5.富士RP自然影像处理器第三代

技术特点:经典人像王机型的“大脑”,改善后杀伤力提升

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RP自然影像处理器降噪有秘诀

富士RP自然影像处理器最早于2005年出现在F系列经典产品F10上,当时基于S3Pro信号处理技术,用来保证高感光度像片的画质,但效果并不理想,很多用户反映,在高感光度照片中出现“油画效果”,部分图像细节损失。第二代RP自然影像处理器很好地解决了这一问题,并且全面提升了响应速度。目前RP自然影像处理器已经升级到了第三代,融入独有的双重减少噪点处理系统,可准确及彻底分拆并除去影像中的噪点,而先进的影像处理技术,可使用高解像度及超宽动态范围,拍摄出色调表现出色的照片。