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存储卡的那些事 养成资深摄影人的好习惯

本文来源于互联网 2018-01-11

  本文来自佳友在线

  存储卡就好比数码时代的胶片,每个人都知道存储卡是玩摄影必须的装备。但是初学者看的是容量、老法师看的是读写速度,可有哪位教摄影的老师好好教过学生有关存储卡的物理知识?至少我要说:存储卡是需要保养得!您不信,所以要补点理工科知识了。

  照相机中常用的存储卡目前只有SD卡和CF卡两种,今天我们重点讲最常用的SD卡。

  首先,我来说说SD卡的起源。SD卡源于一种MMC(Multi-Media Card)多媒体卡。由西门子公司Siemens和SanDisk于1997年推出。由于它的封装技术较为先进,7针引脚,体积小、重量轻、非常符合移动存储的需要。MMC支持1bit模式,20MHz时钟,采用总线结构。

  SD卡是由松下电器、东芝和SanDisk联合推出,1999年8月发布。SD卡的数据传送和物理规范由MMC发展而来,大小和MMC卡差不多,尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm。长宽和MMC卡一样,只是比MMC卡厚了0.7mm,以容纳更大容量的存贮单元。S与 MMC 卡保持着向上的兼容,MMC卡可以被新的SD设备存取,兼容性则取决于应用软件,但SD卡却不可以被MMC设备存取。(SD卡外型采用了与MMC卡厚度一样的导轨式设计,以使SD设备可以适合MMC卡)。

  SD卡容量目前有3个级别,那就是SD,SDHC和SDXC。

  下表为等级容量范围和标准磁盘格式:

  SD容量有8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB、512MB、1GB、2GB

  SDHC容量有2GB 、4GB、8GB、16GB、32GB

  SDXC容量有32GB、48GB、64GB、128GB、256GB、512GB、1TB、2TB

  不要光看容量,SD卡对于摄影来说比较有实用意义的指标是读写速度。这点,老法师特别看中。因为无论是连拍,还是拍摄视频,都需要做高速的写入处理。而有些性能不好的照相机,比如徕卡M、哈苏这些看似极其高端,其实硬件设计能力不足的小众厂家的相机对存储卡的写入速度有特别高的要求。

  道理:因为这些相机的主板产量小,没有厂家给他们制造专用的DSP图像处理芯片,因此只能在CMOS厂的开发板基础上改改,存储速度特别受限制。用过徕卡大M之前的机器的用户可能特别有发言权。其实哈苏也是一样的问题。就算徕卡大M开始转用了富士通的MASTRO处理器,可是存储速度至今仍然没有完全解决。

  相机的存储性能不好,只好更依靠存储卡的性能了。

  根据数据传输速度,SD有不同的等级。速度等级

  有两种表示方法:

  “X”表示法(SD1.0规范,现已不用)这里略过。

  从SD2.0的规范开始,对SD卡的速度分级方法是:普通卡和高速卡的速率定义为Class2、Class4、Class6 和Class 10 四个等级。在Class10卡问世之前,存在过一阵Class11和Class13的卡,但这种标准最终没有被SDA共识。

  从SD3.01规范开始,被称为超高速卡,速率定义为UHS-I和UHS-II。到2013年第二季度为止,已上市的只有UHS-I卡。UHS-II在2012年第4季度发布,但就2014年前的技术发展速度来看,UHS-I完全足够度过2014年甚至更久。UHS-I卡的速度等级分为UHS-Class0和UHS-Class1。UHS-I的Class和SD2.0的Class不同,没有明确的Class0卡,字面含义就是达不到Class1的卡。可能未来老Class标准的都会被归纳为Class0吧。Class1代表的是最大读取104MB/s,而SD2.0标准里的Class代表的是写入最小的速度范围。

  不同等级的读取速度和能满足的应用要求见下表:

  我举个实际的例子,比如上图这个SD卡,号称是UHS-II规格,打出了150MB/s的读写速度作为招牌。大家不要被它骗了。它的真正规格是:读取时150MB/s;写入时75MB/s。写入速度减了一半。而写入速度才是摄影人所需要的性能。其实这张卡只是CLASS 10规格,而非UHS-II规格。

  而这张索尼的卡才是真正的UHS-II规格,写入速度可以达到100MB/s。

  摄影老法师对SD的讲解到此为止了。

  而齐老师在这里只是刚刚开了个头。正真的内容在后面。

  很少有人关心一下SD的读写能力究竟是不是无限,很多人觉得SD卡没有硬盘的马达,可以永久使用下去。其实这些都是非常错误的观念。

  SD的性能永远都受一些限制,最要命的是SD卡的寿命是非常有限的,而且使用不当的话,容量甚至会慢慢变小。

  在SD卡中,只有大约1/3的面积是真正的存储区域。大家看到的这个用小方格表示的便是NAND闪存颗粒。NAND颗粒是SD卡所使用的真正的记忆体。

  根据NAND闪存中电子单元密度的差异,又可以分为SLC(单层次存储单元)、MLC(双层存储单元)以及TLC(三层存储单元),此三种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

  SLC(单层式存储),单层电子结构,写入数据时电压变化区间小,寿命长,读写次数在10万次以上,造价高,多用于企业级高端产品。

  MLC(多层式存储),使用高低电压的而不同构建的双层电子结构,寿命长,造价可接受,多用民用高端产品,读写次数在5000左右。

  TLC(三层式存储),是MLC闪存延伸,TLC达到3bit/cell。存储密度最高,容量是MLC的1.5倍。 造价成本最低, 使命寿命低,读写次数在1000~2000左右,是当下主流厂商首选闪存颗粒。

  所以我们所说的SD卡是具有有限寿命的,尤其是低端的SD卡采用TLC NAND颗粒的,读写寿命就更为有限。

  而即使是高端的、相机用的SD卡读写极限也只有10万次。

  正因为SD卡使用的是NAND闪存颗粒。这就与磁性的HDD硬盘不同,NAND必须处于数据可以被写入的状态,没有HDD所具有的“位写入”(write-in-place)功能。如果数据已经被写在NAND上,那么该数据必须被擦除NAND才能接受新的数据。从物理意义上:擦除是一个破环薄层材质的过程。所以SD卡一旦写入新的数据,也就意味着旧的数据就会被删除而不能恢复。

  也正应为是NAND,所以才需要ECC以确保数据完整性。

  NAND闪存的每一个页面上都包括额外的存储空间,它就是64个字节的空闲区(每512字节的扇区有16字节)。该区能存储ECC代码及其它像磨损评级或逻辑到物理块映射之类的信息。ECC的全称是Error Checking and Correction,是一种用于Nand的差错检测和修正算法。ECC能在硬件或软件中执行,但是,硬件执行有明显的性能优势。在编程操作期间,ECC单元根据扇区中存储的数据来计算误码校正代码。数据区的ECC代码然后被分别写入到各自的空闲区。当数据被读出时,ECC代码也被读出;运用反操作可以核查读出的数据是否正确。

  所以SD卡最好预留一定的空间,不要每次都写满。

  NAND技术自身的复杂性需要在后台进行许多额外工作。数据写入并不是把数据放入空白存储区块这样简单。每个NAND单元的寿命有限——只能承受一定量的数据读写。要覆盖NAND上的原有数据需擦除整个NAND区块(该区块可能包含其他有效数据),这就额外增加了复杂性。因此,控制器要不断来回移动数据,使各个单元耗损均匀,并且预先准备“空闲区块” 供未来写入数据。

  因此真正资深的理工男都会给采用NAND颗粒的SD卡留出10%的空间,而不是一次全部写满。切记!

  如果SD卡在相机正常使用后,在电脑上查看所拍照片,需要翻转所查看的照片的时候,请先把照片复制到电脑上再进行操作,若直接在卡里面修改后,再次把卡放在相机里查看相关图片,会出现无法查看该照片的情况,大量的图片被修改后有可能会使SD卡“瘫痪”,要格式化后才能再正常使用。

  如果SD卡在相机里面拍摄过程中如出现卡机、死机的情况,可能是该SD卡有故障的情况或寿命已到,请用读卡器把卡里面的内容导出来保存再进行格式化(如果是要坏的卡读取、复制的时候会慢很多),格式化完后有的能正常使用,可以用一些修复软件,它会把坏的地方分为单独的一个分区,然后再隐藏。但建议别再存放重要的数据使用,因为其他的地方也可能饱经风霜,马上就要故障了。

  如果是第一次开封使用的SD卡,最好用相机的格式化功能,将SD卡格式化。使之成为符合该相机的最佳SD卡。

  同样,如果是其他相机使用过的SD卡,移动到新的相机以后,也最好用相机的格式化功能,将SD卡格式化。使之成为符合该相机的最佳SD卡。

  SD卡的读写是需要维持电压与电流的。一定要使用符合规范的读卡器,一定要保证相机有充足的电源。不要在读写中突然去掉电源。

  最后,既然NAND读写是有寿命的,那么每次拍完照,还是将数据移动到机械硬盘保存,比较靠谱。记得:最好是企业级的机械硬盘。

  今天关于SD卡的知识就讲到这里。没想到我会啰嗦这么多吧?

  摄影的数据是如此重要,SD卡的重要性不言而喻!请好好守护它!

  追加知识点补充:CF卡

  尽管很多相机都不再使用CF卡了,为了追求体积小巧的缘故。但是正如我经常说单反机要比微单靠谱,在高端的单反机中,仍然普遍使用的CF卡,就是支持我这种说法的一个理由。

  CF卡(Compact Flash)是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡具有PCMCIA-ATA功能,并与之兼容;CF卡重量只有14g,仅纸板火柴般大小(43mm x 36mm x 3.3mm),是一种固态产品,也就是工作时没有运动部件。CF卡采用闪存(flash)技术,是一种稳定的存储解决方案,不需要电池来维持其中存储的数据。对所保存的数据来说,CF卡比传统的磁盘驱动器安全性和保护性都更高;比传统的磁盘驱动器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍。

  CF卡比闪盘之类的存储器更加接近硬盘,CF卡内部控制器设计完全模拟硬盘,而且使用标准的ATA/IDE接口界面,可以很容易的通过IDE接口与电脑连接,而且早已实现无驱动设计,使用非常方便。

  由于CF卡内置控制器和仿硬盘的设计,也简化了CF适配器的设计,只不过由于CF卡本身体积比SD等存储卡要大,针脚也多得多,所以相对来说往往还是CF适配器要大一些。CF卡在自身设计上也作出了软硬件两方面的配合。

  因此虽然同样是使用NAND颗粒作为记忆体,CF的整体性能要超过SD卡很多。

  比如这种标称读取速度160MB/s的CF卡,实际写入速度也可以达到140MB/s。大家仔细浏览SD卡的规格会发现,SD的写入速度一般只有读取速度的50%。而CF卡则高达80%。

  因此,在高端应用上,CF卡还有很强的生命力。

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