单反 传感器 你知道吗?你的相机传感器上或多或少都有脏点!(附送全套检测,清洁教程)
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首先,对于绝大多数用户而言,相机是拍摄照片的工具而不是收藏品、艺术品。相机外表有点灰、有点油,哪怕是磕磕碰碰掉掉漆,并不会影响到相机的正常工作。最多就是会对使用者的心情带来些影响。这个嘛,习惯就好。
但是相机里面的“灰”就不一样了。这里所说的“灰”其实是所有污物的统称,它包括了固态的灰粒、杂质,也包括了液态的油渍、水渍。不开玩笑,在相机里见到小虫、蛾子也不是什么新鲜事。当“灰”出现在取景器里,影响的是你取景拍摄时的心情;当“灰”出现在感光元件上,很有可能影响最终照片的效果。
简单来说,不影响最终照片的“灰”忍忍就好了;影响最终照片的“灰”一定要尽早清理。在这方面,前期1分钟的操作,可能会为后期节省数个小时的时间。
不少朋友都对手中的相机怀有疑问:可换镜头相机进灰是设计问题?不可换镜头相机更加保险?
首先,可换镜头相机进灰是一个难以避免的问题。即使是防水相机、防尘防溅相机,整个机器也不是完全密封的。“灰”会趁更换镜头的间隙逃到相机内部,然后快门幕帘开合、单反相机反光板起落,都有可能将“灰”震落到感光元件上。其实胶片单反也进灰,只不过底片是拍一张过一张,拍一卷换一卷,所以这个问题没被大家重视而已。尼康D600是一个特例,它的零部件在正常使用下会出现粉末,因此增大了落灰概率。
其次,不可换镜头相机也不是更保险。大多数便携相机都采用了伸缩式镜头,在开关机或变焦过程中,镜头伸缩是会在内部产生负压的。这就会让附着在镜筒缝隙处的灰尘进入到相机内部。这种进灰是安装UV镜、保护镜所无法阻挡的,同时一旦进灰之后,就只能送到维修中心进行拆机清洁。
总的来说,是相机就有可能进灰,只是进灰程度不同而已。即使是刚出厂的新机器,理论上用最小光圈拍摄时都会发现灰点。
要知道,平时拍点花花草草,鸟兽鱼虫什么的,这些污点根本看不出来。直到你有一天需要拉曲线,或者硬压高光时,你才能发现它们。
现在的传感器宽容度挺高了,拍点风景啥的,很多时候可以直接硬吃宽容度。所以对于喜欢拍风景的摄友而言,后期调整曝光越来越频繁了。也正是因为调整曝光,我才发现了我的传感器上居然有这么多的污点。
当时看到这些污点,我整个人一下子就不好了,这可还是一台新相机啊!
7R2上的污点:
然后,我又从防潮箱拿出了老A7,测试了一下,真是不看不知道一看吓一跳。结果也有,也是两年多一直没有看出来的污点。
老A7上的污点:
没看到就可以当它不存在,但悲剧的是,现在我已经看到了,就无法忽略它们,否则以后每当拍照,就会想这些个污点。所以我决定要清理它们。
经过咨询,查功课,以及两天时间的折腾,我现在将污点都清理了。分享一下这个过程。不是说清理了一次污点自己就变成专家了,当然不是。只是希望能提供一些注意事项给需要的朋友做个参考。同时请真正的专家指点。
一、发现污点:
一般情况下,污点无法用肉眼直接看到。所以建议本来不纠结的朋友们这时就应该关闭本帖了。还是那句话,保持快乐拍照的心情,没看到就不存在。
照下面的方法做了之后,我估计十有八九,你会看见传感器上的污点,并因此感到不爽,欲除之而后快。
方法:
1)拿出你的相机,换上一个干净的镜头,对着白墙或者白纸,正常曝光拍两张,注意两张拍不同位置。要点:手动对焦到无穷远,尽量将画面拍虚,不要让墙面纸面的细节影响对污点的判断。手动或光圈优先模式,光圈16或更小(值比16大),固定白平衡5500K,ISO100,RAW拍摄。手持拍摄即可,不怕拍虚,就怕拍不虚。
2)将两张照片导入电脑,用任何一种软件在显示器上观看。为了便于查看污点的位置,需要将照片放到屏幕大小。若有肉眼可见黑点,那么说明污点已经很严重了。
3)镜头矫正,消除暗角,因为后续要加大对比,所以暗角的存在不利于观察边角处的脏点。
4)饱和度降到最低,将照片处理成黑白。
5)对比度拉到最高,黑场、阴影调低,白场调高,进一步增加对比。这时,应该能看见所有的污点了。每个人的显示器都不一样,如果效果看不明显,试着将这几个参数上下微调。以ACR为例,我设置大概是这样的:
6)为了确认是CMOS污点,而不是墙壁或纸上的瑕疵,将第一张照片的污点对比第二张照片的同样位置,如果第二张照片同样位置也有污点,说明这时CMOS上的污点。
二、浅度清理:
发现了污点之后,你肯定心里就膈应了,想要把它们清除掉。这时,可以在官方允许的幅度内做下面两件事情,这也是说明书允许的:
1)选择菜单的『清洁模式』,让相机自动清理。根据机器不同,相机会采用不同的方式做清理。例如A7的清理过程很安静,而A7R2机身会颤动,估计是因为有机身防抖机构,所以CMOS可以大幅度运动所致。
2)当机身完成清洗,液晶屏提示关机时,手动关机,取下镜头,机身开口朝下,用气吹往CMOS上吹几下。注意气吹不要伸进卡口,以免碰到CMOS。
完成后,重新拍一组白纸白墙,查看污点是否消失。如果CMOS上的污点只是沾了灰,做了这两件事情就有可能完全清除CMOS上的灰尘了。
三、深度清理:
如果光靠机身清理和气吹,还是去除不了顽固污点。就得手动做深度清理了。清理CMOS污点是一件有一定危险系数的事情,因此一般不建议自己弄。如果相机有空档,还是建议拿去售后清洗。
重要!!! 特别是A7M2和A7R2的朋友,由于这两种机型的机身防抖,它们的CMOS是可以运动的。CMOS到处跑,清洗难度就更大了,更别说如此精密的机身防抖部件会不会在你的粗手下被损坏。所以A7R2和A7M2的CMOS尽量就别自己弄了!!!
如果一定要自己动手,那么要注意不要莽撞,一定要先准备好工具。没有工具就买工具,工具没到位就不要动手。不要因为着急清理而将就手边现有的东西,工欲善其事必先利其器。
我就是因为想出门玩儿,着急,就先用棉签,棉花,镜头纸,高纯度酒精等开始洗,但效果很差。最终还是推荐专用的全画幅CMOS清洗棒,在各大电商搜搜就有。注意这种清理棒有全幅和残幅之分,注意不要买错。
另外,也不能盲信一些视频教程。在动手之前,我参考了看了很多网友的实例,以及优酷上的一些教程,发现有些是不靠谱的。
为了彻底说明问题,我把我清洗失败的两个例子拿来演示一下:
失败案例一:
优酷有视频说镊子裹棉花,沾高浓度酒精,然后走Z字形清理,结果我用下来是这样的悲剧:
失败案例二:
网上有朋友说索尼售后是用棉签裹上普通镜头纸干擦,我用下来发现无法擦干净,at all:
最后,我从网上下单了这种棒子,果然效率大增,经过一番折腾,终于清理干净了:
过程:
1)先做浅度清理的两个步骤;
2)取一根新棒子,滴一滴清洁液在棒子上,等一会儿,让清洁液挥发的差不多了,就开始擦;
3)棒子倾斜60度左右,棒头顶住CMOS;
4)如果污点很淡,那么从左向右『拉』,如果污点较浓,说明残留物比较顽固,那么稍微多用点劲,斜60度左右,从左向右『推』,注意用力不可过大,宁愿多次,不要大力;
5)棒子运动到了右端,将棒子翻转一面,之前朝上的一面现在朝下,从右到左再『拉』一遍;
6)取一根新的棒子,不要清洁液,就干的再拉一遍,吸去残留的清洁液;
7)用气吹将CMOS上的残留清洁液吹干。我用的30PSI的气泵吹的,因为这两天捏皮老虎把我的手都捏酸了;
8)镜头屁股再吹一下,然后就上机测试;
9)此时,绝大部分污点已经清除掉了。但很可能在边角处还有少量污点,这就需要定点清理了;
10)取一根新的干的棒子,或者将就之前那根棒子没有污染过的部分,参照屏幕上污点的位置,找到CMOS上对应位置进行定点擦除。注意:屏幕上的位置和CMOS上的位置是上下左右颠倒的。即:屏幕左上对CMOS右下,屏幕右上对CMOS左下,屏幕左对CMOS右,屏幕右对CMOS左;
11)定点清理可以使用清洁棒的边角,那里是有弹性的,轻压即可变形贴合到CMOS表面;
12)清理完成后,用气吹再次对CMOS吹了,然后又按照一的方法测试;
13)反复定点清洗,要有耐心。有时候定点清理某个点,反而会新带入更多污点。这时要沉住气,不要急躁,那些新带进来的都是些灰尘而已,轻轻一吹就掉了,要相信最终能去掉所有污点。
最后晒一下成果。这一下心情大好,好像天都没那么雾霾了,空气都清新了似的。
最后说一点,其实我并不建议大家自己动手清除灰尘,除非你是比较玩器材的老鸟,不然很容易给相机造成二次损伤,如果没有什么经验和动手能力,建议还是要拿到专门的地方进行清洗!
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RYYB传感器是个什么鬼?手机镜头能否靠它逆袭单反?
在智能手机的各个组成部件中,摄像头应该算是物理结构最为复杂的元件之一,它通常都是由PCB主板、CMOS传感器(SENSOR)、固定器(HOLDER)和镜头(LENS ASS′Y)构成。
CMOS传感器(SENSOR)
其中,镜头又是由透镜(5片起步,数量越多越好,玻璃材质优于树脂)、滤光装置(以RGB原色分色法和CMYK补色分色法为主)和镜筒组成,不同的光圈和焦距可胜任不同的拍摄环境,如果想支持OIS光学防抖,还需集成额外的马达和陀螺仪等单元。
来自CMOS的物理瓶颈
对智能手机而言,它在拍照方面的终极目标,就是拥有媲美专业相机的成像水准。然而,受限于两类设备的体型差异,手机镜头的开孔普遍只有8mm,这又如何能与单反专用的“长枪大炮”对决?
传感器尺寸
智能手机想要缩短与专业相机之间的差距,只有不断提升CMOS成像画质这么一条出路。比如,增加CMOS传感器尺寸,获得“底大一级压死人”的先天优势。
问题来了,想在追求纤薄的智能手机体内塞进更大尺寸的传感器是不现实的,历史上诺基亚808 PureView所武装的1/1.2英寸就已经是极限了。
时至今日,无论是IMX586、IMX600还是IMX650,这些顶级超大像素传感器的尺寸也只有1/2.0英寸和1/1.7 英寸左右,虽然较手机常用的那些1/2.x英寸传感器相比算是“大底”,但是和专业相机的镜头相比就完全不够看了。
提升进光量
再比如,提升CMOS传感器的进光量,从而具备捕捉更多光线的能力,这样就能在同样环境下,拍摄出亮度更高、噪点更少、更清晰的照片。对CMOS而言,提升进光量的手段有很多,增加传感器尺寸、增大镜头光圈、增加单个像素感光面积、引入UltraPixel超像素摄像头(如HTC One M7)等都是可行的手段。
然而,历史已经证明UltraPixel超像素摄像头这条路走不通,镜头光圈和传感器尺寸一样,对手机的小身板而言f/1.6差不多就是极限。IMX586通过Quad Bayer阵列和四合一像素聚合技术可实现等效1.6μm的单个像素感光面积,更高端的IMX600传感器也不过2.0μm,依旧存在天花板。
在这个大环境下,大家就只能另辟蹊径,从改造CMOS传感器的底层架构尝试着手了。
神奇的拜耳阵列
我们之所以能够看到缤纷的色彩,是因为人眼上拥有感知不同频率光线的多种细胞。CMOS传感器同样存在可以感知不同颜色的“细胞”,只是它们被称之为像素点,并以“拜耳阵列”(Bayer array)的形式加以排列。
什么是拜耳阵列
历史上,柯达公司的影像科学家布莱斯·拜耳(Bryce Bayer)最早发现人眼对红绿蓝三原色中的绿色敏感度最高,于是他尝试在CMOS上方增加了一块滤镜,采用1红2绿1蓝(RGBG,也可称为RGGB)的排列方式将灰度信息转换成彩色信息,让呈现在CMOS上的色彩最接近人眼的视觉效果。
因此,几乎所有的CMOS传感器就都采用了RGBG排列方式,也就是我们常听说的“拜耳阵列”,或者是“拜耳滤镜”。
拜耳阵列的缺陷
需要注意的是,CMOS在进行光电转换的过程中是无法得到颜色信息的,它只能取得不同的强度信息。拜耳阵列的机制类似于“分色”,其滤镜上的红色、绿色和蓝色像素只允许与之相对应颜色的光线通过,阻挡其他色光进入,这样一来每个像素就都获得了颜色和明暗信息。
然而,“分色”的过程存在一个缺陷,过滤光线的同时会折损一部分光的强度,在同一个点上也只能获得一种颜色信息,而该位置上的其他颜色信息就全部损失掉了。
想要得到最接近于真实的颜色,需要根据相邻像素点上的颜色信息来“猜出”这个位置上所损失掉的其余颜色信息,业内将这种“猜色”的过程称为“反拜耳运算”。
换句话说,由于拜耳阵列存在“猜色”的环节,所以理论上CMOS永远也无法100%还原真实景物的色彩,它只能无限接近于真实,现实中拍出的照片出现了“偏色”现象,就是“猜色”过程中猜错了。
对拜耳阵列的改良
“拜耳阵列”之所以流行,是因为它是公认的最佳CMOS结构。但是,随着手机内置ISP单元性能的提升和各种成像算法的不断优化,给了优化CMOS结构的空间。于是,我们就看到了所谓的“RGBW”、“RWWB”和“RYYB” 等CMOS结构。
RGBW结构
由于人眼对绿色敏感度最高,所以拜耳才会在每个RGBG阵列中用上2个绿色像素(G)。此时,如果我们将其中一个绿色像素(G)换成透光性更强的白色像素(W),组成所谓的“RGBW”阵列排布,不就可以解决提升进光量的问题了吗?
历史上,最早推出RGBW结构CMOS的厂商来自OmniVision(OV),摩托罗拉旗下的Moto X,Moto Droid Mini、Droid Ultra、Droid Maxx等产品都曾用过这类CMOS,只是摩托罗拉当年将其称为“Clear Pixel”技术。可惜,OV在传感器、摩托罗拉在手机市场的影响力有限,这种RGBW CMOS并没被太多用户知晓。
真正将RGBW发扬光大的,则要数2015年索尼推出的IMX278传感器(后续推出的IMX298也是这种结构,后者曾被用于华为Mate8、小米5、一加3和vivo X7 Plus等手机),其主打改善手机暗光拍摄,号称在低亮度下感光能力可提升32%,噪点降低78%,并曾被华为P8、OPPO R7 Plus和魅蓝 6T等产品所武装。
RWWB结构
既然RGBW已经“抠掉”了一个绿色像素替换成白色像素,那何不更进一步,将另外一个绿色像素也换成白色呢?同样是2015年,联发科在发布曦力Helio P10时就曾主打一项名为“True Bright”的图像引擎,其主要的构成部分就是采用“RWWB”结构的CMOS传感器,将传统拜耳阵列上的两个绿色像素全部替换为白色,进光量比RGBW结构还要大。
可惜,虽然联发科在发布Helio X20时依旧主打这一技术,但时至今日也没有一款RWWB CMOS出炉,我们可以将其视为“理论上的存在”。
纯黑白结构
虽然联发科提倡的RWWB CMOS一直停留在纸面阶段,但这并不妨碍大家拿来借鉴参考。既然RWWB已经将2个绿色像素点给替换了,那为何不干脆彻底丢掉分色滤镜,让CMOS实现光线全透呢?于是,索尼就第一家推出了专业的IMX Mono黑白摄像头,拥有极高的进光量,可以记录暗光环境下的更多细节。
当然,由于Mono黑白镜头无法记录彩色信息,所以它必须和另外一颗彩色CMOS搭配,通过双摄+算法的方式获得远比采用传统RGBG以及RGBW CMOS的单摄更好的夜拍效果。时至今日,这种黑白+彩色镜头的组合还在流行,而RGBW CMOS则已经被扫进了历史的尘埃。
RYYB结构
得益于多摄矩阵模块的流行,RGBW CMOS已经彻底失去了市场。但是,CMOS对进光量的需求却没有减少,如何进一步拉近手机与专业单反(或其他竞品手机)在夜拍时的成像差距,更是成为了智能手机未来的重点发展方向。
华为P30系列和荣耀20应该算是时下夜拍效果最好的智能手机代表,抛开传感器尺寸、光圈和单个像素感光面积等参数不谈,这几款手机采取了剑走偏锋的一招险棋——将传统RGBG拜耳滤镜(为了便于对比,下文将以RGGB描述)换成了“RYYB”滤镜,将2个绿色像素(G)用黄色像素(Y)替代。
和RGGB相比,RYYB可以减轻前者在滤色过程中所带来的光之强度折损,可以让进光量提升高达40%。以华为P30 Pro为例,该产品的ISO高达409600,是iPhone Xs Max的64倍!从而只需一丝亮光就能记录下纯黑环境下的颜色细节。
问题来了,光的三原色是红、绿和蓝,也就是RGBG拜耳滤镜的组成部分,而黄色只是印刷颜料的三原色之一(还包含红色和青色),缺少了关键的绿色又该如何还原真实的颜色?
实际上,黄色是可以由红色+蓝色得来(R+G=Y),即黄色是绿色和红色的结合,在亮度上是两者的叠加。将三原色重塑后,RYYB CMOS在色彩原理上就将与RGGB产生根本性变化——RGGB光学三原色是加色法,表现的是吸收的光(绿色通道吸收绿光),R+G+B是白色,即吸收了一切光;RYB三原色是减色法,表现的是反射的光(黄色反射了红光和绿光),R+Y+B是黑色,即反射了一切光。
需要注意的是,RYYB滤镜虽然可以提升进光量,但其本质却是变相增加了红色的进光量,从而提升了弱光环境下的表现。同时,由于黄色像素较多,偏色问题将难以避免,同时绿色像素的缺失也会影响饱和度。
因此,想要完美驾驭RYYB CMOS,背后需要一套更加强大的硬件ISP和更为成熟的成像算法支持。华为终端手机产品线总裁何刚就曾表示,为了保证RYYB阵列在调色方面的准确性,华为付出了整整3年的时间。但是,P30系列上市初期,依旧有不少用户曝出了拍照偏色的问题,随着后续固件的升级这个现象才慢慢变少。
小结
在智能手机的外观设计、SoC和其他硬件趋于同质化的今天,谁能在影像之路上走的更远,势必可以显著提升竞争力。而定制CMOS的滤镜结构,就是现阶段最能体现厂商技术实力的表现之一,而我们也期待会有更多的厂商可以拿出自己对影像的独到见解,向传统宣战。毕竟,随着AI技术的不断革新,新一代成像算法已经足以弥补各种“猜色”和“偏色”的问题,也给了CMOS供应商和手机厂商更多发挥的空间。
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