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     數(shù)碼相機(jī)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(lái)，數(shù)碼相機(jī)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(lèi)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(duì)其中一些相關(guān)技術(shù)進(jìn)行比較和分析，同時(shí)，還對(duì)數(shù)碼相機(jī)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(lèi)型      目前，在數(shù)碼相機(jī)上應(yīng)用的感光成像芯片主要有：CCD(電荷耦合器件)、CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體器件)以及JFET(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管器件)3種。這3種器件完成對(duì)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(diǎn)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(zhǎng)，技術(shù)較為成熟，是目前在數(shù)碼相機(jī)上應(yīng)用量最大的成像器件。成像質(zhì)量?jī)?yōu)良是CCD的優(yōu)勢(shì)，但制造技術(shù)復(fù)雜，成本相對(duì)較高，在提升芯片像素?cái)?shù)的同時(shí)保持成像質(zhì)量的要求下，繼續(xù)提高像素?cái)?shù)有一定難度；由于CCD器件在不成像時(shí)依然需要保持加電的工作狀態(tài)，因而其耗電量相對(duì)較高。      CMOS用于電子成像的時(shí)間不很長(zhǎng)，其成像質(zhì)量提高迅速，綜合性能接近CCD。其優(yōu)點(diǎn)是制造技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，芯片尺寸和成品率的提高受限較少。此外，CMOS只在成像時(shí)才工作，耗電量較低。每個(gè)感光單元具備獨(dú)立的電荷信號(hào)向電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，使圖像信號(hào)的生成較為簡(jiǎn)單且速度較快。但CMOS在成像時(shí)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(huì)產(chǎn)生附加熱量，導(dǎo)致噪聲信號(hào)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(shì)在于成像速度高。在Nikon的D2H單反數(shù)碼相機(jī)上，快門(mén)時(shí)差僅為37毫秒、每秒8幀的連拍性能都與這種器件的特點(diǎn)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(diǎn)。目前，在D2H單反數(shù)碼相機(jī)上的JFET器件為410萬(wàn)像素。二、 像素?cái)?shù)與圖像分辨率      1. 芯片尺寸和像素?cái)?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(gè)感光單元將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。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?cái)?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?cái)?shù))是制造廠商追求的目標(biāo)之一。      但是，像素?cái)?shù)高并不一定意味著圖像質(zhì)量?jī)?yōu)秀。這是因?yàn)?，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(shí)，伴隨圖像信號(hào)的噪聲信號(hào)會(huì)相對(duì)上升，而且所產(chǎn)生的電信號(hào)與光量之間是非線性關(guān)系，這些都會(huì)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(gè)感光單元的面積必然下降，接收到的光量相對(duì)較少，信噪比下降。如果采用降低光圈指數(shù)、降低快門(mén)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(guò)度曝光而損失影調(diào)層次。一些數(shù)碼相機(jī)的評(píng)測(cè)報(bào)告中，在芯片尺寸和其他技術(shù)指標(biāo)不變的前提下，像素?cái)?shù)從300萬(wàn)提高到500萬(wàn)，確實(shí)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(gè)微型感光單元的面積，或者在提高像素?cái)?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(huì)導(dǎo)致成品率降低，相對(duì)提高了成本，對(duì)民用型數(shù)碼相機(jī)而言，這種做法并不十分明智。因此，在像素?cái)?shù)、成像質(zhì)量和成本三者之間尋找合適的平衡點(diǎn)，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(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)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(huà)幅一致的“全畫(huà)幅”芯片(24毫米×36毫米)。常見(jiàn)的畫(huà)幅寬高比有4∶3和3∶2。圖2為寬高比4∶3下的4種畫(huà)幅芯片面積比較，面積最大的底層為“135”畫(huà)幅。                                  通過(guò)芯片成像面積，利用像素?cái)?shù)數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出每個(gè)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(shí)際面積比理論值還要小。(待續(xù))