了解你手中的DC

摄影到底是一门技术还是一门艺术？而在现今这个数码相机时代，摄影更像是一门“魔术”！人人都是“魔术师”，数码相机就像是“潘多拉盒子”；而实现这一切魔幻般功能的是。“盒子”中的”精灵“――影像处理器。我们将去拜访这位“精灵”看看它是怎样施展这些。“魔术”的。

数码相机和传统胶片相机相比最大的优势就在于它的功能强大，一方面是拍照时的易肘性和可玩性；另一方面是拍出的照片通过数码相机的机内处理功能就可以随意调校。而这些强大易用的功能都来自于数码相机内部一颗特殊的芯片――影像处理器。

什么是影像处理器

早期的数码相机上并没有一块可以被我们称之为“影像处理器”的芯片，那时的数码相机本身配备的感光元件的像素数较低，操作性能也不是十分强大，因此Micro CPU就担负起了影像处理器的工作。随着感光元件像素的提高和数码相机功能日益丰富，传统的Micro CPU已经显得力不从，这时厂商们已经情形认识到除了增加像素数提升性能外，必须摒弃老套的电路设计方案，对数码相机内部的电路进行了有力的改革。把影像处理和其他功能的实现从Micro CPU中解放出来，并用单独的芯片来实现，而Micro CPU只作为指令解释器来辅助其工作。这块芯片就是我们所说的影像处理器(图1)。

当影像处理器出现在数码相机中的时候，整个数码相机的内部结构就更像我们所熟悉的PC了。数码相机中的Micro CPU就是它的中央处理器，高速缓存就好比内存，我们川的各类存储卡就相当于硬盘，相机内部最大的一块电路板就好似电脑中的主板，而数码相机中的影像处理器就如同显卡了。

彩像处理器并不仅仅只是做影像处理的工作，数码相机要实现如多样化的场景模式，面部对焦、追踪对焦、各种滤镜效果、涂鸦等功能，都是依赖于它的。

影像处理器的图像处理

影像处理器的首要工作就是把感光元件传输的信号处理成图像。这个过程包括反马赛克，白平衡，色彩还原，降噪、抗锯齿和锐化。

1. RAW文件

无论你的数码相机是否支持对RAW格式文件的保存，在数码相机感光元件把光信号转换为电信号后都是以RAW文件形式存在的。RAW格式文件是一种记录了数码相机感光元件的原始信息的文件，它纪录的只是每个像素位置的电荷值，没有记录任何颜色信息(图2)。我们所得到的图片都是基于对RAW文件处理后产生的。不同的相机制造商会采用各种不同的编码方式来记录RAW数据，进行不同方式的压缩，个别厂商甚至还对RAW数据进行加密。所以，不同的制造商对各自的RAW文件采用不同的文件扩展名，如Canon的．CRW、Minnlta的.MRW、Nikon的NEF、Olvmpus的．ORF等。虽然扩展文件名不一样，但它们的原理和所提供的作用功能都是大同小异的。

2.反马赛克

还记得我们在上期文章中对数码相机感光元件中分色滤色镜的介绍吗?这种分色滤色镜也被称之为马赛克滤色镜，因为其中不同的颜色是以一利像马赛克方式的矩阵排列的。我们的感光元件输出的信息是经过彩色滤镜过滤的灰度值，所以最初的图像则是由单一色彩的马赛克构成。但我们想得到的是每个像素都记录了全部的色彩信息的图像，而不是这样的马赛克效果，那么就需要一个软件来进行Bayer Patte rn Demosaicing(去马赛克)或者叫做彩色插值。那些丢失悼的色彩信息经过对相邻像素的色彩信息分析之后被重新估算出来。

3.白平衡

我们的眼睛能够自动适应不同的环境光线，把最亮的地方定义为白色，其它颜色则依序地去定义。可是传感器却没有人眼的这种功能，因此我们需要设定白平衡来告诉它到底把什么样的亮度值定义为白色。这相当于颜色的一个起点，也可以理解成在转换函数时的一个必不可少的参数，少了它，其它的颜色就没办法定义。影像处理器把RAW文件中的某个亮度值定义为白色，其它的亮度值依次解释为各种颜色。

上面的描述虽然准确，但并不是很容易理解。我们可以这样来理解：由于不同光照条件的光谱特性不同，拍出的照片常常会偏色。例如，在日光灯下会偏蓝、在白炽灯下会偏黄等。为了消除或减轻这种色偏，影像处理器可根据不同的光线条件调节色彩设置，以使照片颜色尽量不失真，使颜色还原正常。因为这种调节常常以白色为基准，故称白平衡。

在经过白平衡处理后，我们所拍摄的影像才被赋予了色彩。

4.色彩演绎

假如你问一千个人哪种颜色是红色，那么你可能会得到一干种不同的答案。同样的道理，对于CCD／CMOS而言，它不知道究竟什么才算是红色、蓝色，绿色。因此，影像处理器在转换RAW文件时，必须指定红色、蓝色、绿色的定义，即色彩空间(Color space)，也被称之为色域。

有数码相机的读者都会有这样的体验，拍的照片在相机LCD上和在显示器上看到的效果并不一样，不是色彩变得更艳丽了就是变得更平淡了。这就是色彩空间不同所引起的问题。如果我们要把拍的照片直接在显示器上观看，或者传到网上，可以把色彩空间设置为sRGB；如果要用Photoshop做后期处理，那就设置为aRGB(Adobe RGB)；如果要用打印机打印，就设置为CMYK~这样我们能得到尽可能一致的效果。

如果说白平衡赋予了影像色彩，那么色彩空间的指定则确定了影像的色彩。

5.降噪、抗锯齿和锐化

RAW文件经过上面几步的处理后已经很接近我们平常所看到的图片了。但是这时的图像还并不理想，图像中还有不少的噪点，边缘也不够平滑，看上去也并不是那么清晰。在经过降噪――去除噪点和杂色；抗锯齿――使图像的边缘平滑；锐化――增加图像的清晰度。这样一副完整的图片才得以展现(图4)。

影像处理器的其它功能

影像处理器并不仅仅只做影像处理的工作，数码相机的众多功能也是由它实现的，比如说多样化的场景模式、面部对焦、追踪对焦、各种滤镜效果、涂鸦功能等等。

1.数码相机的场景模式

很多人都觉得数码相机所提供的众多场景模式只是厂商促销的噱头。当然，对于有经验的摄影师来说，无论遇到什么样的场景和复杂的光线，都能驾御自己的相机，选择合适的光圈和快门速度，拍出和自己所预期的照片。但对于普通的用户则不然，由于缺少经验，所c 在很多情况下所拍出的照片并不如意。而数码相机所提供的场景模式使这种情况有了极大的改观。

场景模式是在影像处理器中针对不同光线情况，而预先存储的大量光圈、快门速度的组合方式，在拍摄时根据用户所选择的具体模式和当时的光线情况进行分析，并选择最合适的光圈、快门速度的组台方式进行曝光。比如，在选择人像模式时，数码相机会把光圈放大，配和适当的快门速度来曝 光，使拍出照片表现出人物清晰而背景虚化的效果；而在选择风景模式时，拍出的照片景深很大，就连画面最远处的景物都清晰可见。所以，场景模式对于普通用户来说是非常实用的功能，在拍照的时候选择合适的模式就算是普通用户都能拍出理想的照片。

2.多样的滤镜功能

在胶片时代，要想把照片处理成一些特殊的效果是极其困难的。但是如今数码相机的影像处理器中整合了大量滤镜功能，用户可以轻易获得不同的效果。我们可以让彩色的照片变成黑白；或者是棕色调、蓝色调等单一色彩效果；又或者让照片中某一部分是彩色的，而其他部分变为黑白；还可以让灯光闪烁光芒，作出“星光效果”；再或者是让照片做适当的扭曲，使平淡的图像变得极富视觉冲击力等等。

3.强大的对焦功能

大家都知道，拍照的时候如果对焦不准确，那么拍出来的照片是不清晰的。影像处理器的强大处理能力使数码相机的对焦功能有了质的飞跃。面部识别对焦功能会自动识别画面中的人脸，并以面部做为焦点快速而准确的对焦；而追踪对焦技术能锁定焦点，就算是被摄物体在移动也能拍出清晰的照片；正是这些对焦技术使得我们在面对众多复杂情况下也能拍摄出清晰的照片。

主流影像处理器一览

影像处理器技术经过几年的发展，已经比较成熟；各大相机厂商也都推出了自己的特色影像处理器作为一个卖点，并且为之单独命名。比较常见的如佳能的“DIGIC”、“DIGICⅢ”数字影像处理器，NIKON的“EXPEED”，索尼的“真实影像处理器”，松下的“维纳斯修正引擎”和奥林巴斯的“TruePic TURBO”影像处理器。

1.佳能的DIGIC技术

DIGIC影像处理器是佳能公司针对自己的数码相机进行设计的，于2002年正式推出。它是佳能的第三代影像处理器技术，也是佳能第一次为影像处理器命名。它通过整台CCD控制、AE／AF／AWB、信号处理、JPEG压缩、存储卡控制和液晶屏显示这6个关键环节，可以拍出高质量的图片。在信号处理时，相同的复杂算法比其他品牌处理时间更短。并且在运算过程中针对噪点也做了处理。D1GIC处理器还可以更好的利用缓存，在缓存中可以快速的把RAW转换成JPEG图像。

DIGIC影像处理器中的核心技术是被称之为iSAPS(intelllgent SceneAnalysis based on Photographic Space)的智能场景分析技术，iSAPS技术能够通过对用户可能拍摄场景的预分析，自动优化对焦的扫描范围，从而保证了高速对焦。这项技术还可以通过预分析用户可能拍摄的场景，提供优化的算法，实现精确曝光和白平衡。

目前DIGIC影像处理器已经发展到了第三代，我们称之为“DIGICⅢ数字影像处理器”。新一代DIGIC技术将佳能的色彩构现准确度进一步加强，提高了信号处理及开机速度。它针对数码图像进行了精细优化，从而使图像色彩的再现极其准确，栩栩如生。图像的高光部分层次过渡优异，暗部细节卓富。处理器通过特有的降噪处理技术，可以将图像噪点降至几乎不存在的级别。

2.索尼的BIonz影像处理嚣

作为消费类电子产品的老大哥，索尼不会没有自己的影像处理器。2003年，索尼也推出了自己的特色影像处理器，并将它命名为“真实影像处理器”。该处理器采用0.13毫米制造工艺，具有1300万个晶体管，与以往的产品相比大大提高了处理速度，并且能节约电量约30％，还能有效的减少拍摄间隔时间。

索尼今年推出的数码相机中有多款产品采用了“真实影像处理器”升级而来的Bionz影像处理器，该影像处理器以高成像质量、高速度见长，为C数码相机提供了快速精确的自动对焦、精准的自动曝光、自动自平衡、更加真实的色彩还原。

Bionz影像处理器支持的“人脸检测”功能和“DRO优化功能”使Cyber-shot数码相机更显卓越品质。以最新上市的DSC―H3为例，在拍摄人像时，“人脸检测”功能可以帮助用户拍摄出清晰的人像照片，它可自动识别并跟踪在画面内的面孔，并确保高速、高精度的对焦、曝光补偿、闪光灯控制、自动白平衡、色彩控制咀及红眼调节，检测人面孔最多可达八张。“DRO优化功能”则根据拍摄条件，利用原始影像分析运算法则，对曝光和对比度自动校正，在逆光拍摄或天空阴霾的条件下，都可对曝光和对比度进行调节。

3.松下的“雏纳斯修正引擎”

“维纳斯修正引擎”是松下公司研发一种影像处理器，它提高了50％的对角线分辨率，可以实现较好的画面还原和非常细腻的画面效果。“维纳斯修正引擎”采用了一个低通滤光镜，真正消除了假信号。降噪电路可以抑制出现在画面深色部分的杂波，获得清晰，优美的画面。它还可以进行多任务并行处理，提高连拍速度(图7)。

4.奥林巴斯的“TruePicTURBO”影像处理器

在2004年推出的800万像素广角数码相机C-8080中(图8)，奥林巴斯使用了全新开发的“TruePicTURBO”影像处理器。“TruePicTURBO”代表着“真实”的质量和“涡轮”般的速度。这款影像处理器具有精确伽玛调整技术，专业降噪滤镜、高级SF滤波技术，使得画质在三个关键方面的性能得到提高：色彩还原性能、信噪比、高分辨率影像清晰度。

为了更进一步提高处理由高像素数数码相机产生的大图像文件的图像数据处理速度，TruePicTURBO同时也提高了相机的响应速度和操作的便捷性。它将影像处理器计算引擎和硬件器件紧密地结合在一起，消除了不必要的处理任务、加快了起动系统检查和其他相机内部处理过程。使起动、快门释放、图像处理、记录和回放等速度都得到极大加快，相机的操作响应性能得到明显提高。

5.NIKON的“ExPEED”

2007年8月随着尼康推出了单反新品D3、D300的同时，尼康也提出了EXPEED数字化图像处理概念，据悉，这个概念将会用于尼康的数码单反和COOLPIX消费级的数码相机上。从此，尼康的图像处理技术终于拥有了自己的品牌――EXPEED。

通过该技术用户将可以进行“高S／N处理”“宽广动态范围”调节从而可以实现“倍率色差减轻”，“多彩的调色功能”。对于尼康新的全画幅数码单反相机D3来说，采用了EXPEED后给其带来了更丰富的特性，其中包括对来自A／D转换器的14bit输出转换成16bit像素，从而获得层次丰富多样，高分辨率和高质量的影像。同时还能实现如下这些先进特性，9／11fps的高速连拍，3.0英寸高分辨率的TFT LCD显示屏。在高感光度ISO 6400时寸具有降噪功能，还可以在“用户设置”中选定高达ISO25600的感光度。

“EXPEED”还支持高清电视以及实现“Liveview”(LCD即时取景)模式中的焦平面对比AF，支持双CF存储卡。

如今，尼康不但拥有了自己的感光元件，还研发出了自家的EXPEED影像处理器，以此捍卫了尼康在影像界的巨头地位，我们相信尼康新技术的推出必定能给喧嚣的数码相机市场注入一股新鲜力量。

总结

影像处理器的出现才真正的把摄影带入了数码时代。而影像处理器所赋予数码相机的拍照简易化和功能多样化，实实在在的让用户体验到“科技以人为本”的含义。如今各品牌相机之间的竞争已摆脱仅仅是光学器件为核心的竞争模式。一部好的数码相机，除了要配备高素质的光学器件以及CCD(COMS)等感光元件外，更重要的是它配备什幺样的“芯”。

如今我们可以不必谦虚的把影像处理器比喻为一台数码相机的大脑，正是有了它一台数码相机才具有了“魔力”。可喜的是，各大影像厂商在此领域都加大了研发投入，因此我们看见了如今各大影像处理器百家争鸣的局面。我们期待各大影像厂商能够再接再厉，为消费者最终的需求做出更优秀的数码相机。

在下一期的文章中，我们将对相机的取景系统进行深入分析。告诉你什么是取景器、为什么需要取景器、当前的数码相机采用了哪些取景方式，以及它们各自的优缺点，尽请关注!