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佳能“DIGIC”技术赋予数码相机新的灵魂

http://www.sina.com.cn 2003年06月01日 22:19 新浪科技

  众所周知,关于数码相机的性能判断大多来源于对一些基本指标的区分,例如,成像芯片像素的多少,CCD或者CMOS芯片的尺寸大小(尺寸越大,成像质量越好),机身内存和CPU的性能等等。现在,佳能公司把一项新的技术引进到了数码相机之中——DIGIC技术,具体说起来,它是一个大型集成电路芯片,固化到数码相机主机板的部分,用于完成数字图像的压缩、显示、存储等功能,尽管它的地位是一块专用图像处理芯片,却起到了非常关键的作用,相当于图像处理的大脑。熟悉计算机系统的人都知道,在计算机系统里是要遵循“木桶原理
”的,原有的数码相机图像处理芯片,只是一块通用集成电路(LSI),由电子厂商独立开发,不单用于数码相机,所以从性能来看可以说是整个木桶最短的一块木板。

  DIGIC图像处理芯片是怎样改变成像质量的呢?其优势在于低能耗、高速度、高品质的影像处理。通过整合CCD控制、AE(自动曝光)、AF(自动对焦)、AWB(自动白平衡)、图像信号采集、JPEG压缩、存储卡控制和LCD屏幕显示这几个关键环节,使相机的速度更快、处理能力更强。

  DIGIC的高速度图像处理

  通常在数码相机里,以上这些关键任务都是需要由机内CPU来执行的,影像的压缩存储需要在机内缓存(一般来说容量只有几兆到几十兆)完成,这就大大增加了信息处理量和处理时间,在早期的数码相机连续拍摄后,需要等待十几秒,存盘完毕才能拍摄下一张。使用了DIGIC芯片之后,拍摄后的图像立刻就能显示在相机的液晶屏上,而且同时根据需要迅速压缩为JPEG格式保存在存储卡上。由于佳能在相机制造方面的优势,3A(AE/AF/AWB)处理原本分散为多个处理器的情况也都整合到了DIGIC芯片中来了,可以大大处理提高效率,其处理速度是过去数码相机的数十倍。拍摄时几乎感觉不到快门时间的滞后(只有几十毫秒),非常有利于抓拍、连拍。

  DIGIC芯片可以更好的利用缓存,原本的机内缓存都是被大量未处理的图像数据占用,导致整体数据处理进程受阻,而DIGIC芯片在缓存中可以快速地把RAW(从成像芯片得来的非压缩数据)转换成JPEG影像,并且可以以RAW和JPEG两种不同的格式保存在存储卡里。使用DIGIC芯片的相机,在其它的方面都相同的情况下,同等时间内连拍的图像数据量是不采用这项技术的5~6倍,这无疑增强了数码相机在高端应用中的优势。

  DIGIC的高品质素质

  数字照片拍摄中,影像杂讯(也称为图像噪声)是一个困扰各个厂家多年的问题。这是因为数字影像的特点决定的,在大面积的纯色图像(例如灰过渡、黑色、白色,还有大面积彩色)上,电子噪声很容易出现,表现在照片上显得斑斑点点,不干净。传统的数字影像在高光的地方往往会变的死白,色彩也不自然,俗称“发毛”感觉很不真实;而且在亮部和暗部的过渡地带,例如逆光拍摄,或者头发的边缘等部位镶有亮边,出现锯齿状边缘等等,整个画面充满了“数码味”,一眼就能看出来。这也是多年来,数码摄影和胶片之间的重要区别之一。而DIGIC芯片在设计时就充分考虑到这些问题,其强大的性能可以使数据的处理速度显著加快,而经过优化的计算方法也可以平抑影像数据的峰值,保持电平稳定输出,从而使图像过渡平滑、色彩柔和,更接近传统胶片的色彩层次的表现。

  例如,一台高品质的图形工作站,它的CPU可能不是最快的,但是足够用,重要的是在于这样的电脑肯定都拥有一块非常优秀的专业显示卡,其单独处理图形的速度远超过CPU,内部复杂程度也不相上下。如同CPU不是决定图形处理电脑性能的唯一因素一样,数码相机与此非常类似。特别是在很多厂家还在刻意追求像素芯片的大小,CPU速度和内存的多少时候,佳能开始把重点放在了专用数码相机的图像处理芯片的开发上,从以往的实际应用看来,技术的突破是飞跃式的,看过DIGIC芯片处理过的图像的人都感到非常吃惊,因为从层次和色彩的自然效果上来看600万的数码图像,甚至在细节上胜过某些厂家的1400万像素的图像,而价格只是后者的三分之一。这也再一次证明了,数码影像的决定因素不仅仅是像素的多少,这唯一的标准,也要全面看到先进电子技术对图像质量能产生的质的飞跃。

  与DIGIC芯片直接连接的主要元器件还有A/D(数字—模拟转换器)、存储卡。从CCD或CMOS图像传感器得到的是模拟信号,必须经过模数转换后才可以被图像传感器接受,A/D转换芯片的位数是数码相机一个关键的指标。一般用每通道多少位来标识,A/D转换器的位数高则保留的图像精度越高,体现在色彩过渡更加自然、拥有动态范围更大和更高的信噪比。但是转换的位数过高了也会急剧增加处理的数据量,这对数码相机的图像处理器是一个严格的考验。DIGIC芯片能够更迅速地完成高标准的A/D转换过程,这也是其对图像质量提高产生根本影响的一个原因。

  DIGIC的低能耗特性

  佳能独有技术开发的CMOS芯片配合DIGIC处理器,不但得到的影像质量大大优于传统的昂贵的CCD芯片,而且包括DIGIC芯片在内,整机的耗电量只有原来的几分之一,提高了数码相机的实用能力和电池寿命。同时,低能耗也带来整机发热量的降低,延长了娇贵的电子元件的使用寿命。一块电池可以比过去使用更长时间,长时间的持续工作能力可以使佳能数码相机更适合专业的用途和野外工作的使用,由于减少充电次数,电池的使用寿命也大大增加了。

  目前,DIGIC图像处理器已经应用于Canon新产品PowerShot S45、G3、Digital IXUS V3、EOS-D30/60、EOS-1Ds、EOS-10D中。在最新发布的PowerShot S50、Digital IXUS400、A60/70、A300新一代的佳能数码相机中低端和顶级相机使用一样的DIGIC图像处理芯片。DIGIC在DC及DV的应用标志着佳能作为一个传统光学厂商向数码影像的战略转型。


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