小底出大片

李毅刚

传统胶片机时代，除了少数人用的中、大画幅相机，大部分相机都是35mm全画幅（APS画幅相机极少），因此成像质量很容易比较。到了数码时代，事情发生了翻天覆地的变化，不算中、大画幅相机，仅可更换镜头的单反和无反相机画幅就有35mm全画幅、APS-C画幅、M4/3画幅和1英寸4种规格。限于目前感光元件的技术限制，一般来讲仍然是“底大一级压死人”，即尺寸越大的感光元件成像越好，但近年来出现的一些新技术和功能则可以使小底相机（即画幅小于35mm全画幅的相机）的成像质量有显著提升，让小底相机也能拍出大片，下面就聊聊这些新技术和功能。

X3技术显神威

X3技术的全称是“The Foveon X3直接感光传感器技术”。严格地说，它不是一项新技术，美国Foveon公司早在2002年2月就公布了这项技术。采用Foveon X3技术的传感器原理与如今大多数可换镜头数码相机上使用的传感器不同。大多数传感器采用的是俗称“马赛克”的拜尔结构（Bayer Pattern）单层结构感光元件，而Foveon X3技术的传感器模仿传统胶片，采用了3层结构，3层感光元件垂直叠在一起，一次同时感光。这样，同样数量像素的X3图像感光器比传统CCD或CMOS有更高的分辨率和更丰富的色彩还原，避免了色彩干扰。

2006年9月26日，第一款采用这种感光元件的适马固定镜头袖珍相机DP1在德国Photokina展会上亮相。它采用了尺寸接近APS-C画幅的1400万像素X3感光元件，搭载等效焦距28mm的定焦镜头，一推出就震动了整个摄影界，没有人想到一台袖珍相机会有可以媲美35mm全画幅甚至中画幅相机的优异画质。不过，它的一些缺点也暴露出来，主要是对焦系统落后、对焦慢、存储慢、耗电量大、高感光度效果差，机身设计也比较简单。2008年底，适马收购了Foveon公司，并于2009起分别推出DPs、DPx、DPMerrill和dp Quattro系列袖珍机，以及SD15、SD1 Merrill单反相机，进一步完善感光元件和相机的功能、性能，在白平衡表现、对焦速度、高感光度表现、耗电量等方面有了明显进步，但距离其他品牌的同档次产品仍然有不小的差距。其优异的成像素质优势也随着佳能、索尼全画幅高像素相机成像质量的不断提高而迅速减小。而且，据传佳能等厂商也在研发与Foveon X3传感器原理类似的多层感光元件技术。适马如不尽快在Foveon X3传感器技术上取得重大突破，这项潜力巨大的技术恐有被淘汰的危险。

像素偏移“摇”出大片

X3 Foveon传感器效果固然好，但有专利限制，并有种种目前还克服不了的问题，对于那些没有传感器制造技术，只能购买其他厂家传感器的相机厂商，只能另想办法。于是，理光宾得和奥林巴斯利用各自的机身防抖技术，分别采用了像素偏移的办法提高成像质量。

上文中说过，大部分相机使用的拜尔结构传感器都是单层传感器，把4个像素（2个绿色像素、1个红色像素和1个蓝色像素）组成一个单元，一次感光，然后把这4个像素的信号合成为一个彩色信号，相当于1个像素，其它3个像素则插值处理。这样的缺点是浪费了3个像素的面积，且插值信号不精确、相邻信号容易互相干扰。

为此，理光公司在宾得K-3 II相机上采用了“像素偏移”办法，在拍摄1张图片时进行4次曝光，让感光元件在正常拍照位置分别向上、下、左、右各偏移1个像素，然后将这4张图片合成为一张。这样每个像素的位置就相当于进行了4次曝光（红、蓝像素各1次，绿像素2次），而且是实时准确的曝光信号，不存在插值和干扰问题。这样获得的图像无论分辨率、锐度、色彩还原都明显好于过去的一次曝光方式，也不需要低通滤镜或其他措施来消除摩尔纹，相当于采用了更高像素、更好性能的感光元件。为了减小多次曝光时的相机振动，4次曝光中只有第一次采用相机的机械快门，其它3次都采用无振动的电子快门。

M4/3系统的奥林巴斯相机，也长期受到“小底”的困扰。由于感光元件面积比APS-C画幅更小，它的有效像素几年来一直停留在1600万，虽然机身对焦、操作性能和镜头光学性能优良，但始终无法摆脱像素低的劣势。

为此，奥林巴斯在去年推出的OM-D E-M5 II相机上也采用了“像素偏移”的办法，达到等效于提高像素的效果。不过，奥林巴斯采用的办法与理光不同，它采用了每次偏移1/2像素、8次曝光的方式，可以实现等效于4000万像素（Jpeg格式相机直接输出）或6400万像素（RAW格式，经电脑图像软件处理）的拍摄效果。这样，相当于像素提高了2、3倍，一定程度上解决了底小的问题。由于这个功能效果很好，奥林巴斯将2013年推出的旗舰机OM-D E-M1通过升级固件的办法也实现了这个功能。

不过，无论理光还是奥林巴斯的“像素偏移”功能都有一定限制。这就是它们都需要多次曝光，因此只能拍摄固定物体，要达到最好效果，必须使用三脚架，宾得K-3 II还要预升反光镜。此外，这个功能原理并不复杂，其他厂家的相机也都可以做到，一旦全画幅、高像素相机也实现了这个功能，那么理光、奥林巴斯刚刚缩短的差距又会瞬间拉大。

景深合成·包围式对焦助力微距/风光摄影

常拍微距和风景的朋友一定知道，在拍摄这两种题材时，常困扰我们的一个问题是景深过小。比如拍摄一只昆虫，在微距状态下常常是光圈已经缩小到f/16，仍然只能把昆虫的眼睛拍得清楚，后面的身体仍然是虚的；拍摄风景也是如此，很难拍到像大画幅技术相机那样从前景到后景都清清楚楚的画面。为此，奥林巴斯公司开发出了一种“景深合成·包围式对焦”功能，解决了这个问题。

它的原理并不复杂，就是采用包围曝光的办法，在欲拍摄清晰的范围内分成若干焦点分为多次拍摄，每个焦点再分成前、后若干点多次拍摄，将多组、多次拍摄的结果合成为一张图片，就可以实现从近到远都清晰。分得组越多，每组拍摄张数越多，自然效果越好。但这样也带来了运算量巨大的问题，所以这个模式要在拍摄后将图像导入奥林巴斯专用软件中处理。为了方便野外拍摄，奥林巴斯也推出了一种只需拍摄少量几张照片，由相机输出的景深包围模式。这两个功能可在奥林巴斯OM-D E-M5 II和旗舰机型OM-D E-M1上实现（需要升级固件）。

与像素偏移功能一样，“景深合成·包围式对焦”功能也需要使用三脚架，适合拍摄静止物体。

在现有技术条件下，以上三种方式都是小画幅相机提升影像素质的开创性技术，但都有应用限制。我们期望着革命性的技术创新尽快出现，真正实现用小巧轻便的相机拍出“大片”的梦想。