佳能EOS 20D的研发秘密（上）(转《摄影世界》2005年第1期）
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突破等级界限，容纳全新设计，尽显完美功能——佳能公司在承袭传统理念基础之上，隆重推出了EOS 20D数码单反相机。这款令专业摄影师交口称赞的新机型，是佳能“EOS Digital”设计思想和大胆创新精神的集中体现。在佳能EOS 20D上市之后，本刊通过佳能（中国）有限公司，采访了参与EOS 20D研发的技术人员。
追求高速、便捷、高画质，是EOS Digital的基本理念
有人说，新上市的EOS 20D是EOS 10D的更新机型（见图1）。EOS 10D已经相当完美了，似乎没有太大的必要对它进行更新换代。“不是这样的。的确EOS 10D本身已经是相当完美的机型，但是既然存在消费者的呼声，我们就应该不断地提供能够满足消费者需求的新产品，于是就推出了820万像素的EOS 20D。”佳能技术人员这样自信地回答。
追求高速、便捷、高画质，是EOS Digital的基本理念，这次推出的EOS 20D的设计理念依然遵循EOS Digital的基本理念。佳能在开发这款相机的过程中决定首先要实现高画质的目标，于是采用了820万有效像素的影像感应器。而高速和便捷，是力求在满足高画质的同时，实现每秒5张的高速连拍，也就是说要实现这个级别产品的最高性能。
每秒5张的连拍速度已经逼近EOS-1D Mark II的性能，这是EOS 20D开发最初就有的开发目标。当然，由于涉及到各种技术的应用，佳能的研发人员也表示，在实施的过程中确实遇到了一些困难。尽管如此，佳能仍然坚持应该开发一台达到每秒5张连拍级别的数码单反相机，最后取得了成功。
820万像素、每秒5张连拍，的确是EOS 20D很有震撼力的性能。除此之外，EOS 20D的开发还有对高速、便捷的追求目标。比如，启动高速化就是这款相机开发的一个目标；进一步改善自动对焦功能的操控性能也是目标之一；还有自动对焦传感器配置了9点自动对焦功能。另外就是力图使机身更小巧一些。这些都是使相机性能获得进一步提高的开发目标。
全新的9点自动对焦功能，快速而准确
EOS 20D“9点自动对焦功能”的对焦点配置相当独特，这是第一次在佳能EOS系列相机上出现的对焦功能，引起广大摄影师的兴趣。“关于自动对焦传感器的配置，一直就有用户要求在黄金分割位置上配置传感器的呼声，这次尽可能向这一目标靠近了。”佳能的一位研究这项技术的工程师这样表示：“我觉得传感器的位置分布非常不错。如果位置过于分散，反倒难以捕捉被摄物体，权衡考虑多方面的因素才确定了这样配置（见图2）。”
对焦的准确性一直是数码单反相机的关键性能。EOS 20D所配置的自动对焦传感器完全是新设计的，这也是市场的需要。由于数码摄影增加了制作大尺寸作品的机会，而且顾客对自动对焦的精度也提出了更高的要求。所以这次佳能认真考虑到这些意见，重新研制开发了高精度的自动对焦传感器。为了使EOS 20D获得更好的对焦准确性，研发人员专门为它配置了两个中央自动对焦传感器，一个是对应F2.8的横向传感器，另一个是对应F5.6的十字传感器。仅从中央传感器来看，它已经接近EOS-1D Mark II的性能了。佳能的工程师这样解释道：“我们想象使用EOS 20D的消费者可能会更多地使用小口径镜头，为了在使用小口径镜头的时候也能通过十字传感器测距，于是设计了F2.8 和F5.6两个传感器。”
在EOS 20D相机的背面采用了一个多功能控制钮（见图3），这是一个新出现的功能。佳能的工程师介绍了添加多功能控制钮的理由：“因为采用了9点自动对焦的缘故。如何快捷地切换9个自动对焦点是我们考虑的问题。也许新功能出现之初，对于一些老用户会感到一定的不便。事实上，如果习惯了的话，你就会感觉这个控制钮非常便捷。对于经常需要转换对焦点的使用者来说，这会是一个非常方便的设计。”
用820万像素获得更好的画质
随着EOS 20D所配置的820万像素APS-C尺寸CMOS影像感应器的登场（见图4）；以及在10月15日佳能又发布了EOS-1Ds的换代机型EOS-1Ds Mark II，全画幅影像感应器中又增加了1670万像素的CMOS影像感应器。这样佳能公司所研发的影像感应器已经有：630万像素和820万像素的1.6倍感应器、820万像素的1.3倍感应器、1110万像素和1670万像素的全画幅感应器，共计5种型号。“是不是太多了？”许多用户都有这样的疑问。佳能工程师的观点是：“有很多用户认为全画幅感应器是必需的，而另外的一些顾客则发现APS-C尺寸CMOS感应器使用起来更得心应手。我们希望开发的产品让所有顾客都能够满意。”
在APS-C尺寸感应器上实现820万像素是很困难的。从EOS 10D时的630万像素增加到EOS 20D时的820万像素，感应器尺寸没有变，而像素数却增加了，当然成像单元的面积就要相应的缩小，这样单位成像单元的受光量就难免会减少。为了解决这个问题，佳能的技术开发人员对CMOS感应器进行了较大的改进。首先缩小了受光低通滤镜的间隔，尽可能保证滤镜的尺寸，极力减少单位成像单元受光量的损失。其次，改进了光电二极管的构造，使得受光面积与EOS 10D基本相同。还有，就是改善了芯片降噪电路。通过这些改进措施，在成像单元细微化的同时，提高了抑制噪声性能和动态密度范围。
光电二极管的性能，是影响动态密度范围的最主要因素。EOS 20D的感应器与EOS 10D相比，在高光区的动态范围提高了1/3到1/2挡，而且抑制噪声性能也比EOS 10D提高了一大截。这可费了这些工程师不少的力气。当然在EOS 20D中，不仅是感应器性能的提高，DIGIC Ⅱ数字影像处理器的采用也有助于提高综合性能，特别是在降噪处理的性能上获得提高。
EOS 20D的拍摄速度提高显著
笔者已经试用过动作轻快的EOS 20D，速度之快令人吃惊。从启动、存储写入到连拍，所有方面都是EOS 10D无法企及的。佳能工程师这样介绍：“如果使用过的话，就会切实感受到速度的变化。首先是预览之前的时间缩短了，而且存储写入的速度高速、及时，提高了综合使用感。比如，EOS 10D在半按快门的情况下，不能进行存储写入，而EOS 20D改进为只要是不拍摄的时候都可以进行存储写入处理。”
“EOS 20D的这些高速处理功能是因为搭载了DIGIC Ⅱ数字影像处理器（见图5）的缘故。”佳能工程师补充道，“根本上来讲，DIGIC Ⅱ数字影像处理器对影像处理和CF存储写入有很大的影响，所以存储速度快虽然不全是DIGIC Ⅱ的功劳，但确实离不开DIGIC Ⅱ的作用。“EOS-1D Mark II也搭载了DIGIC Ⅱ数字影像处理器，两者基本上是一样的，但连接存储器的接口，EOS 20D量身订制的。EOS-1D Mark II应用的是DDR SDRAM，而EOS 20D则是SDRAM。”DDR是Double Data Rate之意，与通常的SDRAM相比，可增加在同一时间内的存取速度，理论上可以实现最大2倍速度的数据处理。
EOS 20D提高了高速连拍能力，一次最多可以拍摄23张大精细JPEG图像，可是RAW格式时却比EOS 10D有所减少，只有6张。说到连拍能力，往往要提到缓存器，缓存器也就是存储器。实际上EOS 20D可以实现高速连续拍摄23张大精细JPEG图像，更主要的是提高了拍摄和存储写入的并行处理能力和高速处理能力。设计的时候就强调了，要使JPEG图像连拍能力增加。至于RAW格式，无论如何也需要较长的处理时间，它主要取决于缓存器的容量。也就是说，决定各自连拍能力的因素不同。
与EOS 10D相比，EOS 20D也缩短了从缓存充满到可以拍摄下一张的等待时间。JPEG图像1.1秒，RAW图像为3秒，快了不少。但是，用户在实际使用RAW图像的时候感觉会更快一些，因为说到底RAW图像的3秒只是一个平均值。写入缓存的数据被分割成精细的数据单元，如果刚好容量空间合适，马上就可以进入下一张的拍摄，如果不是这样，就有一定的等待时间，刚才说的3秒，就是包括了这种情况的平均值。
RAW图像采用全新的CR2格式
EOS 20D可以同时记录RAW+JPEG格式文件，与EOS 1D系列一样都可以记录2种文件，这是佳能数码相机特有的实用功能。EOS 10D以前机型中的RAW文件，都是采用CRW格式。而EOS 20D与EOS-1D Mark II一样，采用了CR2格式。
这是一种结合了TIFF格式优点与CRW格式优点的RAW文件格式。相信CR2将会成为佳能今后机型的标准格式。佳能的工程师说：“格式太多的话，对于那些使用几台相机的用户来说不太方便，所以这种格式今后可能会成为标准格式。”
佳能的工程师提醒用户，由于随机所带的RAW图像处理软件总是向下兼容的，比如EOS-1D Mark II的随机软件是不能处理EOS 20D的RAW图像数据。这两台相机所拍摄的CR2文件虽然扩展名相同，但是格式和里面的数据都不一样，相机的参数也不一样。但是EOS-1Ds Mark II的随机软件可以处理EOS 20D的RAW图像数据。老用户可以去佳能网站下载合适的软件升级版本。
EOS 20D的随机软件也主要是由EOS Viewer Utility（EVU）和Digital Photo Professional（DPP）两个软件组成的。这两款软件功能强大，各自的使用目的不同。EVU是在计算机上再现相机所显示图像功能的软件，基本上，相机不具备的显示图像功能，软件里也没有。DPP软件与相机无关，是通用图像处理软件，主要以处理RAW图像为主。以前拍摄的图像也可以使用DPP进行最新的图像转换。就像更换了显影液一样，它可以使EOS-1D系列各代不同机型拍摄的图像颜色一致。
EOS 20D内部结构
图1
全新的9点自动对焦功能
图2
机背上的多功能控制钮
图3
EOS 20D所配的820万像素CMOS影像感应器
图4
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