滤光片滤光详细解释

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1、先问问DX们一个问题，你认为多高像素、多大尺寸的DC能与银盐胶片水平一 样？回答：在目前及未来的单CCD图像传感器的DC产品，永远不会有与银盐胶片水平 一样的产品。用传统相机的色友们可以高兴一下了！为什么？因为，照片我们不光在乎它的分辨率，我想DX最在乎的是色彩吧！对色彩还原 及表现力。而单 CCD 从基本工作原理上就无法百分之百的采集到映在它感光面上 的色彩，而银盐胶片能百分百记录映在它上面的所有色彩和光线（注意，我这 里说的色彩是人眼能看到的，不是说看不到的，看不到的银盐胶片也大多采集 不到）。为了让大家明的我说的，我先从CCD的工作原理说起：CCD的全称“Charge Coupled D

2、ev意即电荷耦合器件，一种特殊的半导 体。因研究和制造的技术含量颇高，故没几个厂能生产，能力最强产量较大的 CCD 品牌只有柯达、索尼、飞利浦三个。CCD 图像传感器由三层组成： 第一层，微镜头；第二层，滤色片；第三层，感光元件。CCD 图像传感器的每一个感光元件由一个光电二极管和控制相邻电荷的存储单元 组成（我在上篇说过）光电管当然是捕捉光子用的，它将光子转化成电子，收 集到的光线越强产生的电子数量就越多，电子信号强了当然就越容易被记录而 越不容易丢失，图像细节就更丰富了。所以要想让图像好，光电管的感光部份就要做得大。光电管做大点不是就能吸 收到更多光线了吗？这是个好方法。一片2/3英寸的C

3、CD做成400万像素，那每个光电管都会比一片 2/3 英寸的 CCD 做成 500 万像素的光电管大。图像质理当然就好。可高像素是发展 方向，怎么让500万像素的2/3英寸CCD出来的图像好过400万像素的2/3英寸CCD 出来的图像呢？这里要提出开口率这个概念： 一个光电管不可能全部地方都可以吸收光子，当感光元件按面阵（矩阵）方式 排列（也就是象国际象棋棋盘一样方方正正的排列）组成完整的像素阵列时， 光电管的感光部份都面向光线射入处的。但是光电管不能把面向光线射入处都 做成感光部份，真正能感光部分的面积只是光电管面向光线射入处部份面积的 60%-90%，这就是所谓的开口率。开口率越高感光面积

4、就越大光电管采集的光就越多。制造工艺好的大公司出品 的CCD，因为开口率高图像品质就更好。所以500万像素的2/3英寸CCD中的感光 元件只要提高了开品率，那么它的感光面积就可以做到于400万像素的2/3英寸 CCD的感光面积相同或更高。加上更高的像素。图像当然好过400万像素的2/3英 寸的 CCD 了。但在开品率相同的情况下，因为400万像素的2/3英寸CCD的光电管比500万像素 的2/3英寸CCD大，那么每个光电管的感光面积就大了，成像质量就会高于500万 像素的2/3英寸CCD。所以在这里劝大家买DC时要注意CCD尺寸。在制造工艺上，开品率每有一次重大突破，那CCD就升一代，所以CC

5、D也分代 呢。不过这是 CCD 技术发展早期的情况。因为开口率再怎么做也做不到100%，光电管的感光面积永远无法等于光电管面 向光线射入处的实际面积。所以在开口率上面是无法更上一步了。那怎么再次 提高感光面积呢？ 索尼最先想出了解决办法：在每个光电管上安装一个微镜片。把更多的光聚进 来。这样感光面积就由微镜片来决定了。微镜片的发展决定CCD的品质了。大家注意没有，上面我只提到光线而没谈色彩，这是因为CCD的感光元件天生是 个色盲。只能记录光线的强弱而不能记录色彩。（注意，这也是它到今天也比 不过银盐胶片的重要原因！）大家有用Photoshop这个软件吗？知道它里面有通道这一项吗？大家可以看看

6、Photoshop的通道。红、绿、蓝三个通道。大家只看一个通道，发现它是黑白 的。这是因为，在每个颜色通道里只记录该颜色的强弱。三原色的强弱都记录 下来了合在起，就成了有色彩的图像了。CCD 也用了这个原理。于是就在感光元件上加了一层滤色片。这个滤色片怎么用 呢？对于3CCD系统来说，很简单。滤掉绿、蓝，只把红留下来，那这片CCD上记 录下来的光线强弱就是红光的了。滤掉红、蓝，那这片CCD上记录下来的光线强 弱就是绿光的。蓝光的也相同。 3片记录下三种光线的强弱，也就是三原色的色 彩通道了。合在一起完美的图像就出来了。这里要很强调一个问题：聪明的朋友一定会想到，一束光进入相机照在3块CCD 上

7、，而每个CCD只占全部CCD面积的三分之一，那不是就等于这块CCD只记录了所 有光的三分之一。如果它记录红光，它也只记录到所有红光的三分之一。而另 两块CCD根本不记录红光。那不说3CCD总面积的红光被记丢了三分之二，那不是 色彩丢失了？那这叫什么完美记录呀！说得对，所以相机让这束光进来后不是直接照在3块CCD上，而是一个分光镜 上，光被分成红、绿、蓝三束再分别照在每个CCD上。那么这束光的信息是不是 就没有被丢失了。可 3CCD 的成本太高，而且做出的相机体积大。这些就注定了它的昂贵及无法小 型化，所以 135 相机还看不到。135只能采用单CCD系统构成。而在单CCD上就无法象3CCD 一

8、样来记录所有的色彩 了。按3CCD的思路，可以把单CCD分成三部分，每部分记录不同的颜色，光进来 后由分光镜分光。不是可记录完整图像信息了吗。但这种方法却行不通！单CCD是一平面。分光镜把光分开投在一个平面上，大家 可以想像，三菱镜分出阳光，七种颜色会成过渡分布在一平面。而过渡段CCD怎 么记录呢？在过渡段是用只留红光的滤光片还是只留绿光的呢？无论用哪种滤 光片在过渡段都是不可能的。因为进入相机镜头光线的不同，分光后投在单CCD 平面上的红、绿、蓝光的面积也不一样，而CCD分成采集不同光的三部分面积却 固定了的。这样做只会让色彩信息丢失得越多。更不用说后期在图像处理器里 合成更是问题。所以单C

9、CD只能用别的方法解决记录色彩问题，这种方法却是以丢失色彩信息记 录色彩，然后在信号进入图像处理器后用特定的插值算法来算去丢失的色彩信 息补在图像中生成图像。想想就知道这种方法得到的图像怎么可能和能完整记 录原始色彩的银盐胶片相比。那些厂家所称的已接进银盐胶片水平，也只是它们的插值算法更先进一步。就 象大家常听的CD，再怎么高的采样率，也只是记录了 44.1K-96K个点的声音，再 会算法合成出来让大家听起来和原始声音没什么不同。（数码世界的悲哀呀！ 这完全是个人感叹，大家可不理采）现在细说一下单CCD记录色彩的方法：就500万像素的DC而言，进入相机镜头的 光被分成500万个像素点来记录。1

10、个像素点包含完整原始的色彩。一般单CCD会 用 4 个感光元件来记录这一个完整原始的像素。那么我们把这个原始像素分成4 份，1个感光元件1份。我们再把在这4个感光元件上面的同等面积大小的滤光片 分成4份。这样就是：“1份原始像素T1份滤光片T1个感光元件。按单 CCD 技术要求：红、蓝、绿，按1：1：2 的比例收集，记得我上面提过感光 元件是按面阵（矩阵）方式排列的，4个感光元件被排成一个矩形来记录一个像 素。成对角线的 2 个感光元件记录绿色，另两个感光元件分别记录红色、蓝色。 为什么绿色要双份，因为人眼对它敏感。请大家注意这里：因为“1份原始像素T1份滤光片T1个感光元件”这个对应关 系。

11、记录红光的感光元件上的那份滤光片，就会滤掉别的光。而这份滤光片只 处理1份原始像素，也就是说只处理整个像素的25。而别3份原始像素里也含 有红色呀，但其它3 份滤光片都要滤掉红色。整个像素中75的红色就这么丢失 了。对，就是只采这么多。红色只能收集到所有红色的 25，蓝色只能收集到所有 蓝色的 25，绿色只能收集到所有绿色的 50！看到了吗，真实的色彩并没收 集全整。一个原始像素中的 75的红色、75的蓝色、50的绿色就被丢掉 了。而这些滤色片滤掉的 75红色、75蓝色、50绿色呢？只好在图像处理器中 用插值算法来解决了。然后再象Photoshop中的红、蓝、绿通道一样，按一定的 算法合成出图像。 1 个像素点的大部分红色如果都集中在没被采集的那75中。 那要算出这个像素的红色就困难了，那么这个像素就失真的像素了。这些就加 大了与真实色彩的差别。好了，通过一大堆计算，图像出来了。可是本来记录的原始色彩信息就少，这 样算来算去必然出现失真偏色、噪点。偏色我们能后期调正，可噪点呢？没什么好办法，光线足一点，拍摄的细节就 能多捕捉到，噪点就少。最后的方法就是让图像处理器降噪，于是我们所有的 相机都有了降噪这一功能。