E-System (4/3 system)

(Flash from www.olympus-europa.com)

整理一下最近收集到 Olympus E-System (4/3 system) 的一些資料。

4/3 (FourThirds) 系統跟原有的數位單眼相機系統 (DSLR) 最大的不同，除了 FULL FRAME CCD 的尺寸之外，就是在於光線入射進來到 CCD 的角度。4/3 的全幅式 FULL FRAME CCD (18 x 13.5mm) 跟像是 CANON 1D 之類的高階單眼相機的的 FULL SIZE CMOS (36 x 24mm) 感光元件的全片幅並不相同，FULL SIZE CMOS 的大小跟傳統相機的底片是一樣大的，也因此名正言順的以全片幅名之，但 4/3 的 FULL FRAME CCD 所指的全幅指的並不是感光元件的 size，而是感光元件的設計方式，底下會做詳細說明。




(Flash from www.olympus-europa.com)

先從 4/3 CCD 尺寸來講，成像的畫面比例會是跟傳統 135mm 底片機的 3:2 不一樣，會成 4:3 的比例，另外大部分的 DSLR 採用的 APS-C CCD (24 x 16mm)，大約是傳統底片大小的 3/5 到 4/5 之間，因此換算成傳統底片的焦段通常要 x1.5 到 x1.6，視各家系統的設計而定。4/3 系統的 CCD 大小約是傳統底片尺寸的 1/2，所以所有鏡頭接上來焦段都會乘以兩倍，也就是說 14-54mm 的鏡頭實際上工作的焦段會是 28-108mm，而光圈大小不會改變(會變就神奇了)。




(Pic from www.olympus-europa.com)

關於這一點焦段會乘以兩倍這件事情再補充一下，假如在拍攝野生鳥類時，通常需要背所謂的大砲，也就是長焦距的鏡頭，然後跋山涉水、翻山越嶺到人煙稀少的地方拍攝，此時對於體力來講就是一項考驗了。以 500mm 來做例子，APS 系統的使用者所搭配的鏡頭，至少要 300mm 左右，而在鏡頭組成的鏡片，焦段需要越長，鏡片、鏡身、相關對焦系統就會變得越大越多(不然怎麼叫大砲呢？)，而對於 4/3 系統的使用者來說，這就是一項利多的消息，因為 4/3 的鏡頭接到機身上，焦段會自動乘以二，如此需要 500mm 的焦段，實際組成鏡頭的鏡片群組只需要用到 250mm 即可，相對來講重量也就會變得比較輕了。這樣是不是很迷人呢？




(Flash from www.olympus-europa.com)

先前提到的全片幅設計，在這邊用圖片輔助做說明。市面主流的 DSLR 大部分使用的 CCD 為 INTERLINE CCD，也就是說 CCD 不是整片都可以接收光源，並且在 CCD 中間會有很多 INTERLINE，用作傳送資料，因此在同樣尺寸大小的感光元件條件下，FULL FRAME CCD 就能擁有更多的色彩。4/3 系統的 CCD 所使用的是 FULL FRAME TRANSFER CCD，沒有 INTERLINE，光源轉換成的資料會經由 CCD 底部的 photodiode 傳送，因此可以達到全幅受光的效果。由於兩種 CCD 構造的差異，傳遞資料的方式也不同，所以雖然 4/3 的 CCD 比 APS-C 尺寸的 CCD 小，但是接收到的光線並不會比 APS-C SIZE CCD 少。

FULL FRAME TRANSFER CCD	底部的 photodiode 傳送接受到的資料
INTERLINE CCD	INTERLINE 傳送接受到的資料

(以上圖片擷取自 E-System Advantages )



4/3 system 是一個創新的系統，跳脫了傳統五菱鏡的設計，減少了光線在機身內部的折射次數，除了角度的改變之外，也能讓攝影者看到更明亮的觀景窗，在取景過程更加輕鬆順利。另外就光線入射的角度來講，對傳統底片相機來說，底片是平面的，光線透過鏡頭進來投射到底片上一定是均勻垂直的，而 DSLR 是透過 CCD(CMOS) 感光元件來擷取色彩，元件表面會有如同球狀的受光面積而折射的問題，所以要設計成讓光線如何避免這種誤差成為重要課題之一。

4/3 system 的出現在光線折射的方式也與原有的 DLSR 不同，如下圖上半部所示，光線透過鏡頭進來，投射到感光元件的 wide-angle 可能會因為折射角度而出現失真，4/3 system 開發的構想亦是為了解決這個問題，改變鏡片群組構造、縮小 CCD size，讓進來的光線能夠與感光元件成垂直角度入射，如此還原最真實的色彩，使照片更為立體才是 4/3 system 所追求的。若光線稍有偏斜的話(下圖下半部)，CCD 的角落邊緣就可能無法受光，出來的照片可能會產生暗角、色彩不均、色偏......等等的狀況。




(Pic from www.olympus-europa.com)

因此理論上就同樣的條件下，如同樣的機身、鏡頭、相機的 CPU 和軟體設定、正確的曝光與對焦......等等拍攝條件都一樣之下，FULL FRAME TRANSFER CCD 可以帶來三大好處
1. 更高的曝光寬容度
2. 更高的動態範圍
3. 更少的雜訊

當然，這些只是理論值，一台傻瓜相機交給大師來拍，一樣不是一個暴發戶拿著 CANON 1D 可以比得上的，不過這種創新的設計，確實能讓照出來的相片增加許多色彩飽和度，普遍的說法是照出來的圖檔不需經過太多的後製，及可以得到相當不錯的效果，也許只是 Olympus 家用戶的自我安慰，但筆者認為您何不親自去體驗看看呢？




參考資料
wiki 數位單眼相機
E-System Advantages
Olympus E-System
4/3 SYSTEM 詳細研究報告
4/3 SYSTEM HEMIDEMI