传感器革命 富士X-Pro1技术特色评析

    CES的召开为我们带来了2012年的第一批新品，X-Pro1、D4、G1 X，加上上一年末发布的1D X，这批新品实在是个个给力。在这些机型中，采用新概念传感器，号称画质可比全幅的X-Pro1无疑是最受关注的，得益于固定镜头设计，X100的成像质量有目共睹，X-Pro1在加上了卡口以后，如何保持X100身上的那些特色？看来富士已经找到了办法，现在我们就看看X-Pro1的传感器、X卡口、XF镜头和取景器中，到底暗藏着什么玄机。

·X-Tran CMOS——马赛克的革命

    徕卡M数码相机一直没装低通滤镜，X-pro1不仅尺寸向徕卡M看齐，对低通滤镜的态度也向徕卡M看齐——咱不用那东西。而让富士敢于不装低通滤镜的，便是X-Pro1的核心技术——X-Tran CMOS传感器。

这块CMOS看着没什么特别的，却是马赛克的革命

绝大部分相机，都要在传感器前面装上低通滤镜

    从Super CCD SR到EXR-CMOS，富士自主研发的传感器一直有声有色，这次的X-Tran CMOS，又显示出富士独树一帜的传感器研发理念。和之前的EXR一样，X-Tran也是在彩色滤镜上做起了文章，不过这次不是为了合并像素，而是打破规拜耳阵列。

·X-Tran CMOS——马赛克的革命

    以往的马赛克传感器都是R(红)、G(绿)、G、B(蓝)四个像素组成一个2×2的正方形单元，然后计算这四个像素的色彩，每个单元中RGB滤镜的位置都是一样的——传说中的拜耳阵列。这种高频率重复循环的阵列，会导致高频信号干扰，在画面上出现彩色的高频率条纹——传说中的摩尔纹。要解决这个问题，就得在传感器前面加上一块低通滤波镜，阻隔高频信号，从而解决摩尔纹问题，但是低通滤波镜会影响图像的清晰度。X-Tran CMOS对彩色滤镜的排列做了改动，由36个像素组成一个6×6的单元。由这样的单元组成阵列，重复频率比拜耳阵列小的多，从而在不使用低通滤镜的情况下避免摩尔纹的形成。

彩色滤镜的区别

    除了摩尔纹，伪色也是传统马赛克传感器无法解决的问题，由于RGGB四个像素只能获得25%红、50%绿、25%蓝的信息，其余信息需要通过计算得出，再加上摩尔纹的影响，就难免会出现某些像素色彩与真实色彩不符的问题，在高感光度下将信号增益放大后，伪色会更加明显，只能通过软件来处理掉，但是这样会损失图像的饱和度。

彩色滤镜排布

    X-Tran CMOS对彩色滤镜的比例进行了调整，在6X6的单元中，颜色的分布比拜耳阵列更加无序，分别减少1个红色像素和1个蓝色像素，增加2个绿色像素。富士的解释是绿色是最敏感的颜色，增加绿色像素，有利于获得更真实的色彩。这种设计在一定程度上可以减轻马赛克传感器的伪色问题，想必这也是富士号称APS尺寸的X-Tran CMOS可以与2000万以上像素的全幅传感器比噪点的原因。

 
将更多的单元放在一起，可以明显看出拜耳阵列和X-Tran的区别

35/1.4样片，看X-Pro1的样片，并没有红外线的问题

    取消低通滤镜的好处，在徕卡M数码相机上已经体现出来了，镜头和传感器之间少了一块玻璃，获得的图像有更好的清晰度和锐度。从样片上看，X-Pro1没有红外线导致黑色反光物体偏紫色的问题，富士还没有公布更多细节，我们还不知道X-Pro1是怎么避免红外线影响的。

·X卡口——此“X”非彼“X”

    富士开发了全新的X卡口——和原来Fujica单反的那个X卡口没什么关系。新的X卡口采用10个触点，直径未公布，但是用图片比较后可以确认比索尼的E卡口更小。卡口的法兰距只有17.7mm，不仅如此，X卡口的独特设计是可以让XF镜头的后组穿过法兰盘，进入机身内部，最多达7.5mm，这样后焦距最多可以减少到10.2mm，短后焦距的优势已经在X100以及多年以前的索尼R1上充分体现——边缘的成像非常好。

  
X卡口采用10个触点，法兰盘厚度2.5mm，法兰距17.7mm，并且在机身内为镜头后组预留了空间

卡口尺寸比较，左为NEX-7，右为X-Pro1，可以明显看到X-Pro1为镜头后组进入机身预留的空间

X-Pro1法兰距和后焦距的示意

    可能有人会说NEX法兰距短，转接旁轴头以后，边缘成像很渣，这一方面因为老镜头没有数码优化设计，另一个原因反而是因为法兰距不够短造成的——NEX转接以后，法兰距就不是18mm了，以徕卡M口为例，法兰距是27.8mm，而在NEX上边缘会严重红移的康泰时G头，法兰距将近29mm。

·XF镜头——和X100一样的大后组

    为什么短后焦距可以让边缘成像非常好呢？答案要从镜头上找。后焦距短，镜头就可以使用旁轴相机在短焦距镜头上常用的Bigon、Sonnar等结构，这些结构的边缘成像本身就比单反Distagon之类的结构好。另一个要点则是要保证后组的尺寸，后组的直径够大，再加上后焦距够短，光线才可以尽量垂直到达传感器。X100由于没有卡口，所以后组直径几乎赶上了CMOS的对角线长度，加之后焦距很短，才能得到出色的边缘效果。

后焦距短、后组直径大，才能获得尽量垂直入射的光线

   富士给X-Pro1配的第一批XF镜头有三支，他们的具体的指标我们以后再说，但是从结构图上看，后组的尺寸都比较可观，从MTF曲线和官方样张上看，每个头的边缘也都不错，即使是那个18头，收缩光圈后也能得到不错的边缘成像。

2枚非球面镜片，最近对焦距离18cm，后焦距11mm

1枚非球面镜片，最近对焦距离28cm，后焦距21.9mm

1枚非球面镜片、1枚ED低色散镜片，最近对焦距离26.7cm，后焦距21mm

    更让人欣慰的是，这几个头的最近对焦距离都没有旁轴头那么杯具，全都在30cm以内，再加上X-Pro1有眼平取景器，所以最近对焦距离不会因为LCD取景而缩水，这在使用上会非常方便。

X-Pro1全尺寸样张下载：http://qicai.fengniao.com/269/2691208.html

·混合式取景器

    说着说着说到眼平取景器了，X-Pro1采用了类似X100的那种混合式取景器，角度稍微调节了一下，把投影LCD的位置从侧面挪到了底下。这样棱镜的厚度只要和LCD短边一样，可以控制住取景器的体积。

左为X100取景器，右为X-Pro1取景器

    目前XF镜头推出了三支镜头，焦段跨度从18mm到60mm（等效28mm到90mm），对于不同焦距的镜头，可以像徕卡那样采用线框取景范围，也可以像康泰时G2那样取景范围随镜头自动变化，X-Pro1干脆把这两种方式都用上了。

自动放大与纯线框显示的区别

前片的工作方式，使用18mm镜头时移开，使用两外两支镜头时复位

    X-Pro1取景器的前片可以移动，从而让放大倍率在0.37x和0.6x之间变化。与此同时，混合式取景器的投影LCD会提带视差校正功能的取景范围线框，以及各种拍摄数据，这个和X100是一样的。除了混合取景器模式外，X-Pro1也和X100一样提供纯EVF模式，用于近距离拍摄时的精确取景。

  
混合取景器与EVF的区别，与X100类似

·结语

    从核心技术及现有的样片中可以看出，X-Pro1在使用上与X100并不会有太大区别，X100的各种优势也在X-Pro1上延续了下来，尤其是短后焦距和大尺寸后组带来的出色边缘成像，在可换镜头的X-Pro1上也得以延续。对于X-Tran CMOS，现在从样片上暂时还看不出太多名堂，等到中国有样机后，我们会对这个马赛克传感器的大手术进行一番详细测试，敬请期待。