背照CMOS/Supper CCD EXR/CCD大比拼!

    泡泡网数码相机频道6月25日 我们都知道，传感器尺寸才是决定成像画质是否优秀的根本因素之一 ——传感器尺寸越大，单个像素的开口率也就越大，感光性、信噪比和动态范围也都会相应提高。那么有没有一种不增加传感器尺寸也能提高感光性、信噪比和动态范围的方法呢？答案是可以。

    最早实现的是富士的Super CCD传感器，但Super CCD传感器是采用非传统的蜂窝状形式排列像素来提高使用面积，从而提高感光性、信噪比和动态范围，可以说依然是提升了传感器尺寸。真正完美实现不增加传感器尺寸提高感光性、信噪比和动态范围的是最新的背照式CMOS传感器，因为采用和普通方法相反、向没有布线层的一面照射光线的背面照射技术，背照式CMOS不受金属线路和晶体管的阻碍，开口率（光电转换部分在一个像素中所占的面积比例）可提高至近100%，从而实现不增加传感器尺寸也能提高感光性、信噪比和动态范围。

背照式CMOS传感器：

    在传统CMOS感光元件中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响。所谓背照式CMOS就是将它掉转方向，让光线首先进入感光二极管，这样一来就不受金属线路和晶体管的阻碍，开口率（光电转换部分在一个像素中所占的面积比例）可提高至近100%，从而提高低光照条件下的拍摄效果。

Super CCD EXR传感器：

    Super CCD是由富士公司独家推出的，它并没有采用常规正方形二极管，而是使用了一种八边形的二极管，像素是以蜂窝状形式排列，并且单位像素的面积要比传统的CCD大。将像素旋转45度排列的结果是可以缩小对图像拍摄无用的多余空间，光线集中的效率比较高，效率增加之后使感光性、信噪比和动态范围都有所提高。

    不过富士并没有停止脚步，在去年研发出最新一代的Super CCD EXR传感器。新的传感器采用“双重曝光控制”，即通过控制不同的曝光时间(电荷累积时间)以实现不同的感光度。在这种崭新的结构中，“A”和“B”两组捕捉通道“先后”同时工作，最终“A”和“B”两组通道所采集的图像信息合并并生成最终图像。这种电子控制使图像捕捉实现了对高光和低光细节的全面捕捉。与以往不同的是，Super CCD EXR单位像素点的尺寸大小是完全一致的，这意味着EXR的动态范围得到了进一步提升。

    在对这两种不同寻常的传感器都进行一定了解之后，我想大家都有一个疑问：“背照式CMOS和Super CCD EXR传感器较普通的CCD传感器究竟在成像上有什么不一样？谁更优秀？”我也有着相同的疑问，因此特地把这三种传感器做了一次比较而写下了本文。

    我采用了三款分别使用普通CCD传感器、背照式CMOS传感器和Super CCD EXR传感器的卡片机作为比较，其中普通CCD传感器和背照式CMOS传感器的尺寸均为1/2.3英寸，Super CCD EXR传感器的尺寸为1/1.6英寸。首先我们来看看这三种传感器在各级感光度下的成像差异。

普通CCD传感器：ISO 100/200/400/800/1600/3200▲

背照式CMOS传感器：ISO 125/200/400/800/1600/3200▲

Super CCD EXR传感器：ISO 100/200/400/800/1600/3200▲

    可以看出，与普通CCD传感器相比，背照式CMOS传感器和Super CCD EXR传感器在高感光度下的控噪能力提升的非常明显，尤其是背照式CMOS传感器在ISO 3200时的控噪能力甚至比Super CCD EXR传感器还稍好一点。但是背照式CMOS传感器的成像锐度比较低，即使在低感光度下也比不过普通传感器和Super CCD EXR传感器。

    很多相机在低感光度时的色彩还原度和饱和度都非常优秀，然而随着感光度的提高，往往会出现严重的偏色或色彩饱和度大幅下降的情况。对于这三种传感器在各级感光度下的色彩表现能力又是如何？我挑选了几档比较关键的感光度作为对比。

ISO 100和125（测试背照式CMOS卡片机起始感光度为125）：

普通CCD传感器

背照式CMOS传感器

Super CCD EXR传感器

ISO 800：

普通CCD传感器

背照式CMOS传感器

Super CCD EXR传感器

ISO 3200：

普通CCD传感器

背照式CMOS传感器

Super CCD EXR传感器

    可以看到，普通CCD传感器在高感光度下虽然色彩还原度还可以，但锐度和色彩饱和度下降得非常厉害，已经不存在多少实用价值。而背照式CMOS和Super CCD EXR传感器在高感光度下不仅色彩还原精准，饱和度也只是略微下降，只是成像锐度下降得比较明显，但依然存在较高的实用价值。

    接下来我们再看看这三种传感器的实拍样片，样片都可以点击看原图。

普通CCD传感器：ISO 100

普通CCD传感器：ISO 800

普通CCD传感器：ISO 3200

背照式CMOS传感器：ISO 125

背照式CMOS传感器：ISO 800

背照式CMOS传感器：ISO 3200

Super CCD EXR传感器：ISO 100

Super CCD EXR传感器：ISO 800

Super CCD EXR传感器：ISO 3200

    眼尖的朋友应该已经发现，采用Super CCD EXR传感器的富士机型似乎色彩还不如另外两款。其实是因为笔者采用的标准色彩模式，如果采用富士的反转片模式，色彩鲜艳程度便会得到大幅提升。

    总结：三种传感器相比，普通的CCD传感器确实没有什么优势，但背照式CMOS和Super CCD EXR传感器各有千秋。背照式CMOS在高感光度下的控噪能力还略为优秀一些，但成像锐度确实比Super CCD EXR传感器差一些，而Super CCD EXR传感器的综合能力更强，毕竟Super CCD EXR传感器的尺寸更大。

    不过，个人认为靠锐度换来低光照下优秀的控噪能力还是可取的，毕竟很多时候我们并不需要很高的分辨率，比如打印普通尺寸的照片或者放在电脑上浏览，这样的效果都足以满足需求。■

    作者按：虽然传感器是决定成像优秀与否的主要因素，但还会受镜头、图像处理引擎等多方面因素影响，因此本文的对比结论并不能绝对的代表所有采用相应传感器的数码相机。<