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切肤之痛,失落的数码相机天堂

已有 6269 次阅读 2007-7-21 13:09 |个人分类:生活点滴

 
21世纪的信息技术包括了信息的产生、传输、处理、显示和应用等广阔的领域,其中信息的产生是源头,不仅含有传统以文字、数据、和图表为内容的信息源,更大量是多媒体图像影视信息,来自CCDCMOS等光电传感器为核心的数字摄像机和照相机等物理手段,无论在科学研究、国防还是在民用领域,已成为信息获取的关键。图像信息的光谱范围覆盖了红外到紫外,甚至可扩展到x光波段的宽广波长区。动态范围达816比特,相当于25665536灰度等级,民用像机多为256灰度,科学仪器级则需409665536灰度分辨率才能满足要求。像元数从早期不到一百万发展到今天超过了一千万像素。在不降低信噪比质量前提下,感光度ISO指标已从常规的400提高到3200,实现了在室内不用闪光灯就能拍摄出十分清晰锐利的照片。如今,高端数码相机拍摄的中等尺寸(A4纸)的图像质量已与传统胶片相差无几,却具有传统像机难以比拟的优点,如大容量、低成本的图像拍摄、存储、传输和后期剪裁处理等功能。在信息技术长足进步的今天,即使是业余摄影爱好者,也能借助数字图像处理软件和技术,制作出丝毫不逊色于专业水平的高品质图像,供人欣赏和永久保存。
数码相机的三大关键技术是光学镜头、CCDCMOS芯片、数字图像处理器。能感知光子的光电传感器并不能分辨颜色,人们所看到丰富的彩色画面其实是借助于贴在传感器像元上的红、绿、蓝(RGB)三色微型滤波片配出来的,再通过数字图像处理器,按不同场景和光源等条件,对颜色进行细致调整,获得最佳视觉效果。
在传统相机市场上,早期的分工十分明确。世界著名相机如德国的莱卡、日本的佳能和尼康等,在光学镜头、机械和电子等技术方面已达到炉火纯青的地步,但用的是富士或柯达的胶卷,各自拥有自己的技术专长、领域和市场份额,彼此井水不犯河水。我国的情况也如此,虽然专业级相机到水平仍不及世界著名相机,但由海欧和凤凰等品牌相机领衔的一大批国产相机,在几十年的发展中,无论是光学镜头、快门还是机械控制等关键技术,已基本能满足我国大众摄影的需求,毕竟,想在时间和空间留下自己身影和美好的记忆是人类共同的天性,差距主要在于胶片和相纸的质量方面,受制于我国薄弱的化工科学和产业基础,短时期内难以改变。
进入数字信息时代,尤其伴随CCDCMOS光电传感技术的进步和发展,给相机产业和市场带来了根本性变革。传统胶卷逐步让位于高密度CCDCMOS传感器,精密机械快门被电子快门代替,在普通光学镜头的基础上,研制出了性能更优良的低色散、球面和非球面多重组合的紧凑型、深度变焦镜头。面对国际上数码技术日新月异的进步,缺少核心技术研究和进步的我国相机产业被逼入死胡同。陷入困境甚至破产的还有一批国际老牌的相机企业。与此同时,另一些与相机制造毫无渊源的企业却看准了这场难得的重新洗牌的机会,挤了近来,如韩国的三星、日本的索尼和松下等,尤其是索尼公司,步柯达后尘,掌握了CCDCMOS传感器芯片的核心技术,不仅自己生产数码相机(借用莱卡和蔡氏的高性能镜头),同时还为国际上各相机厂提供CCD芯片,乘机捏住了这些厂商的咽喉。从来不生产相机的富士公司,为摆脱胶片市场日薄西山的困境,采取的关键步骤是主攻CCD技术,研制出感光度可达16003200的第六代高品质CCD芯片,用在自己独家生产的数码相机上,获得了极佳市场效果,好评如潮。柯达公司正在研制新一代四元彩色滤波技术,预期还可将ISO感光度指标再提高23倍,将成为未来国际彩色成像标准,于明年推向市场。利润丰厚而又激烈竞争的数码相机市场迫使佳能改变策略,将走出长期依赖索尼CCD芯片的阴影,转向发展自己的光电传感器技术,已于近期投资4.5亿美元建立新一代CMOS传感器芯片工厂。这些核心技术的研制基地和工厂都设在本土,不会走出国门,而搬到其它国家如中国的都是一些低技术门槛和低劳力成本的组装工厂。这可是一个全球年增长率超过20%的巨大市场,惟独看不到我国科技和产业界在该领域任何规划、投资和研究的踪影,看来是彻底放弃了。
目前数码相机市场的主要特点有:
莱卡(M8)具有最出色的光学成像和机械性能,价格昂贵(约5千美元),但遭行家里手非议的致命伤是用了柯达新出的一款高性能CCD芯片,感光度ISO指标却不理想,以及存在红边效应,这些都是无法克服的芯片内在缺陷,补救的措施是在镜头前累赘地添加一片由莱卡公司免费提供的红外滤色片,可滤去红边效应,想必未来推出的M9型将从根本上解决这些困难。
佳能和尼康:从光学、电子、机械到图像处理,具有自主研制和生产相机的悠久历史和丰富经验,但CCD芯片受制于索尼等公司。综合技术不错,单项指标并非最好。
松下:优良的电子和图像处理技术,深度变焦镜头和CCD芯片则分别来自莱卡和其他公司,高ISO图像质量有待改善。
富士:独创的高感光度CCD芯片,如富士胶片的特点一样,色彩鲜艳,依靠自主光学镜头和图像处理技术。
索尼:自主CCD芯片和优良的电子技术,采用蔡氏镜头。
柯达:全球CCD芯片供应商,在此基础上自主发展镜头和图像处理技术,并从事数码相机生产,特色一般。
如果能将富士的CCD芯片,莱卡或蔡氏的镜头,松下或索尼的电子和图像处理,佳能或尼康的相机工艺都集于一机,岂不能产生出世界上最完美的数码相机,满足用户要求?实际上做不到,从市场上买来的数码相机,总有一、二款指标不令人满意,名义上是竞争、技术进步和发展,另一层意思是让你再化钱,不断更新换代。
“抓大放小”是简洁的语言,能形象地反映出我国在许多领域的科研、产业和思维特点。譬如,比较容易抓住实质上并无多少自主知识产权的电视机市场,却放弃了具有良好产业基础并符合我国科研和产业特点的数码相机领域。在公共场合能够吸引人们眼球的显示技术,如大尺寸电视机,占据了商场很大空间,但一般家庭拥有12台就已够矣,更新周期约为510年。在商场里通常仅占有较小空间的数码相机柜台前,却是人头耸涌,无数双眼睛都盯住了价格不菲的品牌机(20005000元人民币),更新周期约为23年,尤其在中青年主流消费人群中间,大有发展到人手一机的趋势,至少在中国,未来510年或更长的时间内,就有上千亿、数千亿、乃至上万亿人民币的市场量,却轻而易举地被放弃了。
除了民用数码相机市场外,无处不在的摄像机和摄像头已渗透到了先进制造、医疗、通讯、交通、遥感、反恐、武器装备、国防、国家安全、城市管理等广泛领域,正遍布城市的大街小巷,监视着机场、港口、车站、码头、酒店、商场、银行、证券交易所,以及其它更多的敏感部门,几乎覆盖了人类活动的每一个角落。出于居住安全的考虑,在小区里也安装了摄像机,这还不够,甚至在电梯厢里也装有一个小猫眼,每时每刻无不都在监视和记录着主人和客人的一举一动,已毫无个人隐私可言,而支撑这一庞大图像信息获取系统的技术基础是高品质光学镜头、高灵敏度和高分辨率CCD/CMOS光电传感器、高速图像处理器。
“有所为有所不为”是响亮的口号,在我国的顶层科技决策和产业领域,经常大张旗鼓地“为”了许多最终被引向和埋葬在沙漠里的项目,却昏沉沉“不为”甚至切断了许多真正通向金矿的路。漠视数码相机产业及其相关核心技术的研制和开发即是典型例子和缩影,这不需要特别的纳米技术,依靠的仅是微米和亚微米技术,以及对光电子原理的深刻理解和工艺技术创新。
科学研究一方面是创造精神财富,促进对自然界客观规律的认识,改善人类的思维和行为的品质,另一方面是创造物质财富,改善人类与自然界和谐共存的生活方式。其实,我国近年来饱经复杂包装和凝练出台的许多科技规划,无不带有强烈的规划起草人的领域背景和浓厚的个人兴趣色彩,再上升为国家科技指南,引导着国家科技资源的分配和流向,又大都排它性地优先流到了这些课题组的口袋,但能否真正为国家和社会创造出有价值的精神和物质财富,相信过去十年、二十年乃至未来510年的科技实践和市场所反映的诚实数据会告诉人们真相。如果在消耗了大量人力、物力和财力资源后,仍无法达到上述目的和效果,我国科技活动的动力和出路究竟在哪里?
当看到同胞们在极其简陋更可说是恶劣的环境里,以超长时间、超高强度和极低廉报酬,生产出大量的衣服、鞋子和玩具,再从国际市场换回我们还不能制造的民用客机、科学仪器和其它大量的高科技产品,在目前的科技体制和资源分配模式下,我国优秀科技界同事们即使有信心和能力想施于援手,也是爱莫能助,深感切肤之痛。
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上世纪70年代仿制莱卡M3/M4的红旗20型相机,目前国际市场的收藏价约为1.3万欧元,这些工程师、图纸和精良工艺都已失传,未能在此基础上有更进一步发展。



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