SuperCCD EXR技术深度解析
历史链接：SuperCCD的发展历程
◆“开国元勋”
第一代SuperCCD横空出世
在第一代SuperCCD诞生之前，普通CCD都是中规中矩的方形矩阵结构。而第一代Super CCD大的差异就是它八边形的感光点以及旋转45°的排列方式，如图4所示。
图4 从两张图的对比来看，SuperCCD的感光面积尺寸更大，显而
易见，这样做的目的是为了在同等光照情况下取得更高的感光效率。
不光这样，SuperCCD特殊的排列组合方式还能够获得更高的分辨率。
第一代SuperCCD诞生的背景是上个世纪末，那时各家DC厂商无不绞尽脑汁来提高CCD的像素数量以招揽生意。由于人眼对绿色较为敏感的特点(550nm正是黄绿色光)，CCD普遍使用
G-B-R-G的方式来安排像素矩阵，也就是说用4个感光点来组成一个像素点，以求达到更好的效果。而SuperCCD仅仅使用三个感光点就能够实现一个像素点，因此分辨率参数也大幅提高。
图5 SuperCCD在横向以及纵向距离对比上具有很大的优势
受当时生产工艺的限制，即便Supe rCCD在理论上具有提高像素数量的优势，但对终结果影响不大。反倒是当时插值算法流行，大家都玩起了数字游戏——用插值之后的像素值来标称相机的大分辨率。例如早期的富士FinePix实际像素是240万，但经过插值之后像素变成了430万，但在实际使用中430万像素虽然能够提供更大的分辨率，但噪点、清晰度方面明显下降；调整到320万像素时，使用SuperCCD的相机能够实现与普通320万像素CCD数码相机相同的效果，远远高于240万像素的其它数码相机。由此可见SuperCCD特殊的排列方式对插值算法帮助很大。
图6 像素插值算法
具体分析之后你会发现，SuperCCD的蜂窝状排列结构使得其成像单元在垂直以及水平方向上的距离都很近，所以能够捕捉到纵向以及横向上更多的视觉信息。在进行插值计算时，中间值由紧邻的两个像素计算得到，所以SuperCCD就能“捡到”不小的便宜。当然这与人眼的生理特征也有不小的关系，科学研究发现，人在观察图像时，对水平以及垂直方向上的变化十分敏感，而对于斜线方向上的变化相对迟钝。所以第一代SuperCCD的“投机取巧”也是有其必然道理在其中的。
在第一代SuperCCD之后，CCD开始不断重视噪点控制与降噪技术的研发，第二代和第三代
SuperCCD就是在具体的电路控制方面不断改进，在排列组合上并没有更多新鲜的东西。
◆“两线作战”
SuperCCD HR与SuperCCD SR
时间发展到2002年，当时500万像素的数码相机已经席卷全球。很多消费者已经满足于500W像素的输出尺寸，转而要求更高的画面质量。此时的SuperCCD暴露出自己在动态表现范围上的不足，也就是说无法兼顾同一幅画面中亮处细节与暗处细节（就是我们常说的曝光宽容度）。
用句古话说，“成也萧何、败也萧何”，SuperCCD曝光宽容度低的原因竟是因为本身感光点工作的高效性！因为作为CCD核心的感光二极管是不可能随着光线变强而无止境产生电荷的，也就是存在一个光强阈值，当输入光线的强度大于这个阈值并继续加强的时候，感光二极管并不能产生更多的电荷。终的效果就是我们在拍摄白云的时候，只能看到白云的轮廓，却看不到白云的纹理细节，因为白云暗处的部分光强也超过了阈值。这就解释了为什么SuperCCD的感光能力很强，却很容易产生过曝的原因。那个时候大多数使用SuperCCD的数码相机，起跳ISO值都是ISO 200。
穷则思变，在这种背景下，富士发布了第四代SuperCCD——SuperCCD HR和SuperCCD
SR，其中HR继续主攻高分辨率，而SR则转战画面效果。传统的银盐胶片上存在着大小不同的感光颗粒(溴化银为主，掺杂少量碘化银及其它辅料)，它们的感光特性也不尽相同，对强光与弱光可以分开记录，所以银盐胶片冲印出来的动态范围就非常大。富士的工程师们从中得到启发，他们在
SuperCCD SR的每个感光点上使用了一大一小两种不同性能的感光单元——大的感光单元采用高灵敏度、窄动态范围设计（S像素），小的单元则采用低灵敏度、大动态范围的设计（R像素）。这样在拍摄照片的时候S点负责捕捉画面中较暗的部分，而R点负责捕捉较亮的部分，后二者的信号经过DSP芯片的叠加处理，就可以让照片的亮部细节与暗部细节都可以得到表现。
SR感光技术的问世让SuperCCD在性能上又有了飞速的进步，不久之后富士又推出了SR II代技术。具体做法是将R感光单元与S感光单元相分离，较小的R感光单元放置在两个S单元之间，如图7所示。此举的目的在于进一步提高图像传感器的空间利用率，以达到更好的效果。
图7 SuperCCD SR技术中的R与S像素
得益于SuperCCD高超的感光能力，富士在2005年还发布了自然防抖的数码相机。所谓的“自然防抖”实际上就是利用SuperCCD的高感光能力，在拍摄同样的场景时，SuperCCD只需要一半的时间就可以获得足够的电荷，所以就可以实现更好的防抖效果。现在很多数码相机中都有高ISO防抖功能，但提高ISO之后画面的噪点也会相应增加，并不能称作有效的防抖技术。SuperCCD虽然也有这方面的诟病，但是SuperCCD提高感光效率的方式与其它普通CCD增加电路增益的方式有着明显差别。
