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尼康D3

从D80开始一不小心点评成了一个习惯:没摸过机器的评论。

  干脆把这个习惯继续下去,对D3和D300进行一些评论,从一个Nikon老用户的角度出发集中讨论技术层面的内容。

  先开个头,明天继续。刚结束了24小时的空中旅行而且还有时差需要倒。D300部分稍后,因为有不少共同点。

  D3的详细技术指标网上很多,这里就不再重复。从尼康数码单反相机历史角度来看D3绝对具有里程碑的作用,其中主要表现在全幅和高感光度表现两方面。

 

  1)全幅

  尼康用户对尼康出全幅有不同反应,包括一些老用户有点惊讶,因为他们认为尼康过去一贯坚持DX非全幅格式的态度导致认为尼康不会出全幅。

  我们先来简单分析一下全幅数码单反相机的意义。非全幅的优点尼康用户基本都很清楚,这是过去CN大战的一个重要战场。全幅有什么好处呢?很显然和135胶片相机镜头保持相同视角是最重要因素,尤其是广角镜头,比如那个被尼康用户追捧的AF 28/1.4D,如果用在DX数码单反上面就变成42mm视角,显然浪费了。

  到底尼康是否否认过全幅呢?如果我们不考虑那些底层销售人员的宣传,尼康官方文字里面从来没有否认过永远不出全幅,从我自己客串无忌记者采访过尼康高层的两次场合(一次在D100发布会一次在D200发布会)他们都是使用“我们认为DX是目前最合适的格式”这种官腔。早在2004年左右就已经有尼康全幅工程样机在进行测试的传言,甚至包括D2X会使用全幅的传言。而另一个风向标就是尼康DX镜头,专业的DX镜头只有三个:AF-S 17-55/2.8G、AF-S 12-24/4G、AF 10.5 fisheye,而且都在2003-2004年左右出品,之后推出的DX镜头全部是消费者级别。

  冒着被批评马后炮的危险,各位也不妨关注一些我自己手头上的DX镜头,直到去年我才购买了三个DX镜头:Sigma 10-20、Nikon AF-S 18-55、AF-S VR 55-200。其中后面两个是配合我的D40购买,而且全部是消费者级别镜头。我的这个购买决定多少和我对尼康要出全幅有直接关系。

  2)感光器

  其实全幅还有一个重要好处:感光器面积比DX大,大了整整一倍多。让我们比较一下市场上几款数码单反相机的感光器指标。

  从这个图我们可以看见,同样是1200万像素的D2X和D3,单位像素面积相差了2.3倍。也就是说D3的接受光线能力比D2X相差了2.3倍。即使D3的感光器基本设计没有变化,它的感光度能力也可以比D2X改善2.3倍。

  从这个简单计算不难想象得出尼康在第三代专业数码单反相机使用全幅的原因之一是要提高高感光度表现,从目前泄露出来的一些样片来看很显然尼康的这个目的达到了。

  那么尼康过去坚持的DX优势立场是否改变呢?我过去的一篇极有争议的批评全幅文章,想上全幅数码单反的看过来,是否还有意义呢?

  答案是肯定的,DX格式会继续存在,全幅相机的一些缺点至少在某家的机器上还继续存在。至于D3是否能够克服使用广角镜头下的一些缺陷(暗角、边缘表现不佳)还有待观望。此外DX的价格优势还是非常明显,即使Canon成功地把全幅带入了高级消费者级别,要把全幅单反相机价格降到数千元人民币的时候还太早。

  尼康这次公布D3和D300已经说的很清楚,未来的专业相机会使用FX(全幅)而非专业相机使用DX。而很多尼康用户预料到的全幅相机兼容DX镜头功能也在D3上成功实现,尼康用户要关心的是未来是否还应该在DX专业镜头上面投资。对此我个人立场很清楚,我手头上的 DX镜头已经减少了一个,S10-20已经和D200送儿子了。

  有关D3感光器的官方资料不太多,大家最关心的恐怕就是它的出身,到底是Nikon的还是Sony,除了常规的谁能自行研发生产核心元件等争论以外多少也跟当年尼康公布D2H时自我吹捧的LBCAST有关。

  其实尼康从第一天开始它的专业数码单反相机上使用的感光器一直都是专用,D1的感光器(CCD)虽然从来没有公开承认,后来尼康提供的历史资料证明是与一家日本著名企业共同开发,我们有足够的证据认为这个著名日本企业就是索尼。

  而D2H推出时尼康高调宣传自行开发的LBCAST(JFET)感光器现在看来似乎是一个有点尴尬的事情,虽然“自行开发”的宣传赢得粉丝们的信心,但LBCAST的暗部噪音表现不仅不如竞争对手,而且还不如一些当时同类的消费者产品上使用的CCD,如那个著名的索尼 ICX413AQ。这也导致尼康在体育新闻市场的进一步萎缩。

  这次公布D3时尼康还提到了LBCAST,在提及D3和D300感光器研发时有一张图片里面出现过LBCAST,可惜我暂时找不到这张图片。也是在这张图片里面有这么一句:“自社の新開発CMOSセンサー”,中文意思就是“本公司的新开发CMOS传感器”。而同一张图片里面D300感光器只用了“新开发的DX感光器”文字。

  此外美国著名尼康作家Thom Hogan给尼康写信询问D3感光器的晶体管设计来自何处,他得到的答复是不可告知。对此我认为D3和D2X一样,感光器是与索尼共同设计,至于谁贡献了多少我们无法得知。我个人猜想感光器基本设计来自索尼,包括像素寻址读取在线做行列噪音处理等技术是索尼的。这个技术在索尼半导体最近公布的列平行模拟-数字转换技术里面有提及,索尼在7月份公布的1200万像素连拍速度每秒10张的IMX021感光器里面也有提及。从过去D2H里面提到的多通道数据读取技术,我猜想 D3使用的感光器里面尼康的贡献应该至少有这个多通道平行读取数据(12通道)。可以肯定的是D3的感光器是尼康专用,不会完全不变地出现在其他机器上,比如索尼的全幅相机。

  结合了新设计高开口率微聚镜和列平行模拟-数字转换技术(双噪音消除技术),加上8.45微米的大面积像素,这些应该就是为何D3能够有如此优良的高感光度表现的根本原因。

  全幅感光器的核心技术关键是制造而不是电路设计,因为全幅与DX相比差别就是芯片面积。传统光刻机无非覆盖 36X24mm,因此同一次光刻制程需要多次曝光,比如原来佳能第一代和第二代全幅芯片用了三次,而5D是两次。至于尼康-索尼这个全幅芯片用了多少次目前还不清楚,按照尼康目前生产的光刻机指标两次是足够了。

  简单的总结:D3在高光度的优秀表现来自于三个技术因素:

  1)大面积像素;

  2)无缝微聚镜;

  3)平行列模拟-数码转换噪音消除技术

  3)AF(自动对焦)系统

  从F4开始尼康每一代专业相机都使用了新的AF系统,F4沿用了AM200但有所改进,F5是Multi- CAM1300,F6是Multi-CAM2000。而数码专业相机也一样:D1系列沿用Multi-CAM1300,D2系列采用Multi- CAM2000,D3显然没有例外,使用了Multi-CAM3500。

  熟悉尼康自动对焦系统的都知道,那些对焦系统的数字代表了对焦系统里面CCD传感器的像素。没错,AF系统里面的传感器是CCD,有关AF系统原理请参考老西的AF系统:透镜分离相位检测原理以及相关文章。

  AM-200

  早期的AF系统只有两条线性CCD,这个系统从第一代AF相机一直沿用到F5,提供单对焦区域。后来的版本增加的宽区和点对焦的差别,其实就是选择传感器的部分像素对焦而已。真正的对对焦区域要从F5 Multi-CAM 1300开始,这也是网上资料比较多一个系统,包括具体对焦区域分布和弱光强光传感器的区别。

  Multi-CAM 1300对焦区域(窄条对强光感应、宽条对弱光感应)

  Multi-CAM 1300对焦区域分布

  因为对焦区域增加了,从F5的Multi-CAM开始也增加了一个动态对焦区域模式,在这个模式下相机会扫描所有对焦区域而选择合焦的那个。而后来F80上面推出的Multi-CAM 900又增加了一个最近距离动态对焦区域选择模式,就是从里相机最近的那个对焦区域进行自动对焦。

  从下面这个表可以看到,Multi-CAM 1300后的AF系统基本都是中间一个十字型对焦区域而旁边或者上下的全是一字型。多十字型对焦区域要到D2/F6的Multi-CAM 2000才出现。

  Multi-CAM 2000

  在这个系统里面共有9个十字对焦区域,最旁边的两个是一字型。很显然十字型对焦系统要比一字型敏感,当年我使用D2H拍摄时装秀时使用最边上的对焦区域拍摄从远方走出来的模特额头就时常会合不上焦,改用十字就没有问题。

  D2H虽然有一些缺点如暗部噪音和红外污染,但它的对焦系统表现之优秀至今我还怀念,甚至还有廉价收购一台二手的想法。

  这个想法其实多少跟后来Multi-CAM 2000的简化版Multi-CAM 1000有关系,在D200上推出的这个系统对焦区域与Multi-CAM 2000一样也是11个,但十字型对焦区域严重缩水到一个,其他10个全部是一字型。

  在光线条件好拍摄静态或者运动速度比较慢的物体时Multi-CAM 1000足以应付,但到了条件苛刻时如时装秀D200的AF系统就有所欠缺,这个也是我在拍摄时装秀时发现,可以算D200的一个鸡肋。

  扯了那么多历史的原因让我们回到D3和D300的Multi-CAM 3500系统。这个系统的对焦区域数量大爆炸,从以前的11个增加到51个,比Canon多年不变的45个多了6个,似乎要开始新一论的AF系统竞赛。

  大家都已经注意到Multi-CAM 3500里面的15个十字型对焦区域全部集中在中间。如果我们关注一下Multi-CAM 2000就会发现其实这个系统由三个模块组成,很显然3500也一样也是三个模块。因此我推断所有的十字对焦区域都是在中间模块。

  为何尼康把十字型对焦区域全部集中在中间呢?我实在不理解,以我拍摄时装秀的经验相机用竖立构图时最需要的就是画面顶部的对焦区域。前面我提到即使用D2H最边上的一字型对焦区域我也遇到对焦犹豫的情形,但至少我可以用里面一点的十字对焦区域。现在D3的十字对焦区域完全集中在画面中央,旁边那些一字型对焦区域是否足够灵敏来满足要求呢?这有待于实际使用才能验证。

  从这个官方的演示图来看动态对焦有三个模式:9对焦点(中央9个十字对焦点),21对焦点(中央15个十字对焦点加旁边各3个一字对焦点),51对焦点(全部)。主体都是在中央,显然是为体育摄影设计。

  与Multi-CAM 2000和1000相比,Multi-CAM 3500减少了群(组)动态对焦功能,从机身后背看就是这个对焦区域选择开关从原来的4个选择变成3个选择。

  虽然不经常用,这个组动态自动对焦模式还是比较怀念的。

  在机身后背的对焦区域选择开关选择了动态对焦以后,进入后背LCD菜单的CSM a3里面还有多个选择,除了前面提到的9、21、51对焦点选择以为,还有一个所谓的“3D-tracking”(3D跟踪)。在解释这个功能之前还要学习尼康的另外一个新名词:Scene Recognition System(场景识别系统)。

  仔细研究其实就是尼康把原来的1005像素的CCD扩充。从F5开始使用的这个1005像素CCD过去一直都用在自动测光,而且由于具有色彩信息这个测光系统比传统色盲的测光系统更加准确,可以大大减少用户测光手动补偿。有关这个彩色测光系统可以参考洋仙的NIKON F5/F100/F90X的软件介绍。

  从这个图可以看到场景识别系统就是把1005像素CCD获取的信息不仅提供给AE(自动测光)系统而且还提供给AF(自动对焦)系统和AWB(自动白平衡)系统。

  当应用到3D跟踪系统时51个对焦点与1005像素CCD提供的色彩信息结合起来,让对焦系统更加容易把主体和背景区别开来。如果这个系统确实有效,也许可以补偿我怀念的组动态对焦功能,因为使用那个功能的用户主要目的是让相机更加准确地跟踪主体目标。

  上面这个示意图似乎在暗示一个类似于小DC上的脸部辨认系统的简化版,因为按照过去的最近距离动态自动对焦功能对焦点会选择在手持的花束上而不是脸部。这个3D跟踪系统是否真的这么厉害还有待实际测试。 

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