尼康D3是尼康第一台自己开发的全幅数码单反相机,还在胎中时就已经引起了广泛的关注,发布之后引起了巨大的轰动,(虽然此前柯达已经使用尼康机身开发过全幅单反相机Kodak 14N,但限于机身性能和柯达的开发思路,对于高端数码单反市场的影响力并不大),而且尼康D3在性能和各项参数上全面盖过了佳能春天的时候刚发布的EOS 1D Mark III,画幅上也是全幅对1.3X,优势十分明显,但D3在像素数上仍然弱于刚刚和EOS40D一起发布的EOS 1Ds Mark III,由此可以明显看出来尼康新机种的定位:D3压制小马三,D300压制EOS 40D,上马对中马,中马对下马,佳能的旗舰级马尼康暂时没马可对,只能空着了(我们也可以大胆猜测D3有可能衍生出来高像素数的D3X,感光器件能达到或超越大马三2200万像素的水平)。
就是这个小小的红内裤,引的多少色友竞折腰
不过D3出世这么长时间以来(长达一周了),尼康官方并未像以往那样公布官方样片,而除了一些语焉不详的官样文章之外,就只有那些获得试用机的用户拍摄的一些照片在网上流传,这种情况是以往尼康发布旗舰机种时所不曾出现的,遮遮掩掩的半抱琵琶只会使我们的好奇心更加膨胀,尼康想隐瞒的到底是什么呢?
D3对于尼康的意义十分重大尼康D3是尼康第一台自己开发的全幅数码单反相机,还在胎中时就已经引起了广泛的关注,发布之后引起了巨大的轰动,(虽然此前柯达已经使用尼康机身开发过全幅单反相机Kodak 14N,但限于机身性能和柯达的开发思路,对于高端数码单反市场的影响力并不大),而且尼康D3在性能和各项参数上全面盖过了佳能春天的时候刚发布的EOS 1D Mark III,画幅上也是全幅对1.3X,优势十分明显,但D3在像素数上仍然弱于刚刚和EOS40D一起发布的EOS 1Ds Mark III,由此可以明显看出来尼康新机种的定位:D3压制小马三,D300压制EOS 40D,上马对中马,中马对下马,佳能的旗舰级马尼康暂时没马可对,只能空着了(我们也可以大胆猜测D3有可能衍生出来高像素数的D3X,感光器件能达到或超越大马三2200万像素的水平)。
就是这个小小的红内裤,引的多少色友竞折腰
不过D3出世这么长时间以来(长达一周了),尼康官方并未像以往那样公布官方样片,而除了一些语焉不详的官样文章之外,就只有那些获得试用机的用户拍摄的一些照片在网上流传,这种情况是以往尼康发布旗舰机种时所不曾出现的,遮遮掩掩的半抱琵琶只会使我们的好奇心更加膨胀,尼康想隐瞒的到底是什么呢?
D3对于尼康的意义十分重大D3之心的秘密
D3使用了一块1200万像素,尺寸为36mm*23.9mm的全幅CMOS(尼康称之为FX幅面,好跟DX相对应),尼康官方新闻稿的原话说“有効画素数12.1メガピクセル。36.0×23.9mmサイズ。自社新開発、ニコンFXフォーマットCMOSセンサーを搭載。3種類の撮像範囲[FXフォーマット(36×24)、5:4(30×24)、DXフォーマット(24×16)]に対応。”一句“自社新開発”就算是交代了它的身世,已经确定的信息只有这块新的CMOS实际上又玩了两个像素合成一个的那种老把戏(也就是说,实际是2400万像素的),所以可以获得ISO 25600的超高可用感光度,而且就部分流传出来的媒体测试机所拍的图片来看,在高感光度下的图像质量相当优异,这对于新闻用户的意义十分重大。
这么优秀的感光器到底是改进型的LBCAST还是完全新研发的?是谁生产的呢?尼康都没说。你不说,难道我还不能猜?
比较靠谱的说法是这块CMOS是尼康设计,家电巨头索尼代工生产的,但不对外出售,甚至索尼自己的全幅(如果有的话),也不可以使用,和D1的那块CCD是一样的订购模式。
小编觉得这种说法有点道理,尼康在传感器开发上面的功力一直不弱,在集成电路工业需要的核心设备“光刻机”上的造诣也很深厚,应该是全世界第二,(索尼前些日子扩建熊本研发中心应对CMOS的生产,光刻机就全部从尼康订购的,据称总价值接近10亿美元)。索尼的感光器件开发和生产能力一直很强,就一块儿600万像素的CCD,让尼康做出了D100/D70/D70S/D50/D40,让柯美做出了A5D/A7D,而宾得除了K10D之外所有的量产型数码单反都是用的这块CCD,这个时代的单反很多都带上了SONY InSide的痕迹。以下内容涉及古老的内幕和机密,心脏不好的朋友慎入。
而且索尼和尼康在影像传感器方面合作历史很悠久,早在1996年尼康开发D1的时候就开始了,当时只有军工和航天工业使用的传感器才符合D1的设计目标,而尼康的产品预计价格只有几千美元,寻找能提供廉价但足够好的可用的传感器生产商十分困难,尼康像个恨嫁的怨妇一样绕着地球找了一圈之后,回到了日本,勾搭上了那时候在商用摄像机领域占据着绝对优势的SONY(80,90年代索尼在摄像机领域是绝对的老大级地位,近些年不行了,高端市场的大赢家变成了松下,虽然我们看起来两家都是鬼子,没啥区别,但索尼心里的苦恐怕只有它自己知道了),索尼在研发工业级高分辨率摄像机设计累积了丰富的技术经验(有兴趣的朋友可以狗一下SHIBAZAKI, Kiyoshige这两个名字),这对于开发D1用感光器的帮助十分巨大,索尼的工程师比佳能早一年半的时间开发出了能够量产的大面积传感器,十分了不起,接下来就是不久前才公开的秘密了。
显微镜下的D1的CCD表面
可以看出每个像素都是由4个相同的像素构成的,这幅图是挪威的尼康铁丝Bjorn Rorslett把低通滤镜移除后在显微镜下拍到的D1 CCD表面。
尼康D1的270万像素CCD实际上有1080万个像素,工程师们为了解决早期CCD中普遍存在的噪音过高,信噪比不好等等性能上的缺点将4个像素合成了一个用。更加神奇的是这枚1080万像素的CCD在那时候就已经达到了5张每秒的读取速度。尼康和索尼在传感器开发上的功力和想象力令人叹为观止。不过到D1X时代尼康把所用CCD像素在垂直方向上二合一,所以D1X水平像素密度超过垂直密度的2倍,有一个很怪异的图像尺寸。
D1,D1x和普通CCD结构示意图
D3又重新祭出了多像素合一这个法宝,获得了超越想象里的高感光度表现和高动态范围,令人非常期待尼康的官方样张,尤其是能有一张ISO 6400下的最好。
多像素合一示意图,实际上这张图是用来描述富士新传感器的,不过意思是一样的无责任推测
关于D3的CMOS传感器,尼康图像部门副主席后藤的谈话隐约透露出一些消息,原话是:“;「D2X」のCMOSと「D2H」の「LBCAST」のいいところを取ったのが「D3」に結実。D3用135フォーマット。自社の新開発CMOSセンサー。D3の画素サイズは8.45ミクロン。より高いS/Nと高速性を実現。ISO6400でも十分な画質性能を実現。”
大概意思是“我们吸取了D2X的CMOS和D2H的LBCAST的优点,才取得了D3的成功果实。D3的传感器是135画幅、乃是我公司自行开发的CMOS传感器”。这段话重点在哪里?“自行开发”?不对,重点是LBCAST,考虑到大多数人对此了解不多,那我们还是先说说什么是LBCAST吧。
LbCAST采用XY寻址和双线并行读取,速度很快,在D200上我们还能看到部分LBCAST的影子
LBCAST实际上是Lateral Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array Junction Field Effect Transistor的缩写(好长一串名字),要说清楚它的工作原理恐怕篇幅足够写成毕业论文了,所以小编就长话短说。众所周知CCD的优点是对光线敏感,画质优秀,但缺点是长时间曝光噪音水平太高,而CMOS则具备宽容度高和高ISO画质表现优异等等优点,缺点是读取速度慢,尼康开发的这个LBCAST则刚好弥补了这两者的缺点,结构简单宽容度高,噪音低,最重要的是读取速度非常块,装备了LBCAST的D2X的用户到现在都津津乐道于D2X优异的画质和高速连拍能力。
Lbcast之爹,矶贝忠男(左)与铃木智
我们再转头看看D3的特色:高达ISO 25600的可用感光度,高ISO下优良的画质表现,9张每秒的连拍速度(这可是在1200*2 万像素下达到的呢)DX画幅更能达到11张每秒,这些东西综合起来就是这样的:低噪音,高感光度,高读取速度,考虑到尼康在CMOS的研发上面的历史并不如佳能那么深厚,而产品性能却超越了佳能全幅CMOS(要知道D3这块实际像素数是2400万呢,佳能大马三是2200万,但只能做到5张连拍),那么D3所用的传感器到底是何方神圣也就呼之欲出了,答案就在嘴边,跟我一起念 :“LBCAST!!”。不过,小编心中还有个小小的疑问,当年D2X的LBCAST只做到了400万像素,据说是因为尼康在量产大面积芯片上面遇到了技术瓶颈,那么当年到底遇到的是什么问题呢?D3的出现是不是说明已经解决了把LBCASR做大和良品率提高的问题呢,一切都还需要进一步的信息来证实了。
D2X和搭载的400万像素Lbcast
还有一个有趣的事情,D3在仙台工厂生产,月产量3000台,这点产量只占尼康专门生产单位数编号专业机的仙台工厂产能的极小一部分,对此尼康宣称“为了保证相机质量,我们采用了每天8小时工作制”,这种台面上的话显然是粉饰太平的,现在D3热卖,如果月产3000台,到年底的产量加起来恐怕还满足不了预定的数目,更遑论投放到零售市场了,古人云有钱不赚大笨蛋,D3产量如此低下只能说明尼康在提升产能上遇到了困难,小编个人猜测,困难应该还是来自于配用的全幅CMOS传感器的良品率没能达到一个合理的水平。佳能刚开始做EOS 1Ds的时候碰到过相同的困难,佳能的光刻机最大只能曝光APS幅面的,做全幅的时候需要曝光三次,这么复杂的工艺导致CMOS良品率很低,连累EOS 1Ds成本居高不下,甚至有消息称佳能开价68000块一台实际上还是亏着在卖……。之前索尼扩建熊本工厂的时候也有消息称尼康开发出了可以一次性曝光全幅的光刻机,具体消息如何,依然还需要进一步证实,但根据目前D3产能低下的情况来分析,全幅一次曝光这事还真有点难说。
尼康自称是At the heart of the image,索尼完全可以说自己At the heart of Nikon.一些有趣的YY
按照尼康之前的习惯,每一代专业机都有高像素高画质的X型和高速连拍的H型(就算在胶片机时代,专业机也依然会出快速连拍的衍生型号,例如F3和F3P,F4和F4S),D3发布之后“尼康高端整合”的说法甚嚣尘上,小编对此颇不以为然。D3的竞争对手主要是佳能EOS 1D Mark III,竞争的市场也直指奥运会的新闻用户。佳能开发小马三主要有这样几个好处,1.3x的幅面对于长焦镜头使用非常有利,数码单反时代连拍速度的限制主要在图像传感器上(机身不是问题,现在135系统连拍速度最高记录是80年代的佳能New F1奥运特制版,15张每秒),小马三用的1010万有效像素的CMOS读取速度肯定要比全幅大兔子的1600万或者是大马三的2200万要快很多,如此才能保证10张每秒的最高连拍速度,然后还可以进一步的细分市场,注重画质的自然会去选大马三,注重速度的当然是小马三。尼康则不然,推出了连拍9张每秒的D3,价格与小马三基本持平,但D3是全幅呀,而且在DX模式下连拍可以达到11张每秒,什么性能都不输于小马三,还有双存储卡插槽,支持UDMA模式,可以一卡写入同时更换另一卡,高ISO表现绝对是完胜,更可以以全幅来压制(,尼康这招棋走的十分精妙,可以预见,2008年北京奥运会,场边白炮一片的场景可能会稍有改变了。
F3,图为换了远视点取景器的F3HP型
带有MD4高速卷片马达和固定反光镜的F3H型,连拍速度13张/秒我们继续说D3吧。
从D3专为新闻用户设计的特性来看,这个D3如果按照尼氏传统命名法应该叫做D3x,它一定还有一个兄弟叫D3H,注重高像素数和高画质表现来满足广告,出版,风光等等行业用户的需求,D3所使用的F6机身性能已经足够强大了,新开发的EXPEED系统也应该能有上佳的质量表现,唯一的疑问也是在影像传感器上。
D3的参数发布之后,有些发烧友看到全幅CMOS也只有1200万像素便得意的声称,“D3的发布并未能使柯达14N退出舞台”,这个说法也是有道理的,柯达14N使用了一块1400万像素的TFT CCD,在影室和光照较好的条件下时像质非常优秀,常常能与1600万的佳能大兔子一较高下,1200万像素的D3在分辨率方面就略输了一筹,所以开发一台搭载更高分辨率影像传感器的D3H是加入利润丰厚的高端行业用户市场竞争的必然,尼康作为一个有90年历史的老牌资本主义企业,不会不明白个中的利害关系。机身和影像处理系统可以和D3共用,那么唯一的疑问就是D3H会采用什么样的影像传感器了。
Kodak DCS 14N,画质依然很优秀
有的朋友也许会说,你刚才不是说D3的那块1200万像素的CMOS是两个像素合一的嘛,那不让它合并了,一个算一个不就是2400万了么。哪有这么简单的事情……
D3的那块CMOS采取2合1的方式可以获得更好的高ISO表现和动态范围,更低的噪音,如果分开,成像质量必然会下降,而D3H面对的高端用户对像质的挑剔程度是非常变态的(高端用户都变态,比如小编常常看到有人抱怨佳能EOS 5D拍出来的照片在500%状态下看时锐度不好)。所以,D3H必然会采用一块全新的影像传感器,而不会简单的沿用D3这块。
朋友们一定还记得,上个月我们曾经介绍了尼康被曝光的分色CCD专利(回顾点击这里),不过很遗憾,小编觉得不会是那东西,它对生产工艺的要求太高,仔细看看图示就可以理解,它包含了大量的空间结构而不是平面结构,每个像素中需要用到4个反光镜,如果这些尺寸只有几微米见方的小镜子有一个有缺陷,那么这个像素就算是报废了,这用光刻工艺恐怕很难做到,即使做到相比也很难保证良品率,尼康注册这个专利的用意属于保护性专利的可能性较高。更大的嫌疑来自于富士胶片。
其实在D3发布之前曾经有过谣言称D3将会采用富士胶片的影像传感器,但肯定不是Super CCD,相信的人不多。富士胶片的Super CCD在信噪比,动态范围,色彩表现等等方面做的相当优秀,但随着集成度的上升和单个像素面积的下降,再向上发展的空间已经不多了,S5Pro一再推迟发布和产能低下都说明了这个问题。富士自己也意识到了这个问题,早已开始了新型传感器的研发,去年的时候曾经曝光过一个富士传感器专利,这个专利中描述了一个包含蓝、蓝绿、绿、红四层的CCD/CMOS混合型图像传感器模型
这个多层传感器第一层是用蓝色染料做的感光层,第二层是绿色,第三层是红色。他们之间有通明的绝缘层,最底部是收集电荷和电荷传输部分。专利提到为提高分色准确度还会增加一个蓝绿色层。马赛克传感器的分色原理是在每个象素上面放一个染料滤镜(蓝、绿、红、绿),而光电感应器件(CCD或者CMOS)是单层,因此每个象素得到的是一种颜色的信息,然后在后期用软件参考周边信息重新创建三原色信息。这样做的缺点在于拍摄空间频率较高的被摄物时会出现摩尔纹,比如著名的D200灯芯绒问题,所以在前面要加上低通滤镜,但加上低通滤镜又会损害锐度,这是个进退两难的事情。
富士这个专利将染料(有机硅或者其他材料)与感光层结合,每一层感光材料相当于彩色胶卷里面的不同色彩层,它不依赖硅材料厚度对不同光谱吸收特性来分色,而是直接用染料本身分色。和X3不一样,每一个感光层是独立的,它们之间有透明的绝缘材料分开。而X3不同感光层就是不同类型的硅材料(N、P),所以有望解决X3由于硅材料对光谱吸收特性和人眼略有差别而引起的怪异的偏色问题(偏黄绿色)。最后就是把那些控制电路放在三(四)个感光层的低下,感光层只需要用很小的面积走连接线,电子控制除了电路在低下,完全不占用感光面积。
这项专利被披露是在2006年,但它在2005年就已经被注册了,由NHK(日本广播技术研究所)琦玉大学和松下共同开发,专利中不单有结构和原理的描述,而且还有部分关于生产工艺的描述,这很可能表示此种感光器已经进入量产或者是接近进入量产了?
未来的D3X应该有很大的可能性使用这种传感器。