三、点距对画质不亚于感光元件及像素
如同摄影的相片一样,数码影像也具有连续性的浓淡阶调,我们若把影像放大数倍,会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成,这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”(Pixel)。
自己刚到手的手机包装盒,感受下最小单位“像素”,就是不够明显,可能是包装盒纸质无法表达到位。
“像素”是相机感光元件上的感光最小单位。就像是光学相机的感光胶片的银粒一样,记忆在数码相机的“胶片”(存储卡)上的感光点就是像素;要想得到分辨率高(也就是细腻的照片),就必须保证有一定的像素数;是不是像素高的相机拍出的照片就一定比像素低的相机拍出的照片清晰呢?
随着天气的转暖,数码相机市场也迅速升温,口袋型数码相机(DC)的像素早已上升到了1600万以上,数码单反(DSLR)则到了2400万以上(如尼康D3200),而适马的SD1作为一款APS-C画幅的相机,更是标称达到了4600万像素。何止相机,诺基亚808纯景PureView更是令人恐怖的4100万像素,直接“秒杀”尼康D800的3600万像素。
像素的高低,成了各商家产品的一大卖点,也成了大众买家津津乐道的话题。那么,高像素就一定比低像素的相机优秀?当然不是,我们要明白,像素的高低仅仅决定图像的尺寸大小,在感光元件尺寸较大的DSLR上,较高的像素还意味着更多的细节和更加丰富的色彩表现。
像素的高低对我们有多大影响呢?第一,要明白我们买相机的目的是什么:日常生活记录,还是从事专业摄影?第二,要明白我们拍摄完的照片是存在电脑上收藏,还是冲印出来,或者用于杂志、海报等商业领域?我想,大多数的家庭会存于硬盘,挑选出满意的一部分再冲印出来入册,只有少部分用于商业活动。
那么,我们到底需要多高像素的照片呢?冲洗6寸照片的需求为1800×1200像素,300DPI,也就是仅需要216万像素;A4大小的精美杂志为2480×3508像素,即870万像素,即使跨版的A3尺寸印刷,1500万的像素也足够了。可见,除非我们要用于制作海报等大尺寸的产品展示类商业摄影,一般家庭或者企业是用不到太高像素的。
这样说来,我们购买相机的时候,就要考虑你准备拍摄的照片的最大尺寸是多大,再决定要求的像素数。若你准备开影楼或做广告,需要放大很大幅面的照片,就需要选择“最高像素”高的相机,如尼康D800;若只是家庭使用,不准备放大很大的照片,也就不必追求太高的像素数,如松下LX5。当然,如果需要拍摄特写镜头但是相机的变焦功能在该距离上无法工作。在这种情况下就可拍摄高分辨率的图像,然后使用照片编辑程序中的裁剪工具将照片裁剪到所需的大小,然后放大照片使之看似特写镜头(普通玩家不能“饮鸩止渴”,还是跟直接用镜头变焦拍摄效果些许差距)。高像素的代价是高价位,所以用户在选择相机时,既要考虑自己的实际需要,也要考虑经济承受能力。
CCD的尺寸,其实是说感光元件的面积大小,这里就包括了CCD和CMOS。感光元件的面积越大,也即CCD/CMOS面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。很多朋友都喜欢看感光元件的尺寸,却不知实际上尺寸对于感光元件的画质影响只是一方面的。实际上影响画质的根本在于单位像素感光元件的实际尺寸以及感光元件的技术水平。不过目前各家技术水平相差不大,所以同代产品直接对比单位像素尺寸的确可以作为参考。
这首先要弄清一个概念,照片的清晰度不是取决于像素数,而是取决于像素的“点密度”(就是图片的分辨率)(用PPI表示,单位是“像素/英寸”),“像素数”和“点密度”是两个概念,“像素数”(点数)是感光点的总量,而“点密度”是单位面积上的点数(像素点),只有单位面积上的感光点数越多,拍出的照片才越细腻。所以,反映照片清晰程度的参数是“点密度”,而非总的点数。像素虽高,若印的照片也很大,其“点密度”并不高,照片也不细腻;相反,像素不高,若只印很小幅面的照片,也可以得到很细腻的照片。所以确切地说,像素高,意味着能拍出幅面大的照片;所以,“像素”的高低,表示着照片幅面的大小;在CCD上为了增加分辨率,大多数厂商采取的办法是不增大CCD尺寸,降低单个像素面积,增加像素密度。可是单个像素的面积越小,其感光性能越低,信噪比越低,动态范围越窄。因此这种方法不能无限制地增大分辨率。如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率,只会引起图象质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图象质量,就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。
大面积的感光元件,比小一些面积的元件单个像素感光面更大,信噪比更高,而大面积的元件的成品率也低,所以成本较高。
实际上不代表什么,大有大的好处小有小的好处大尺寸未必代表高画质,大尺寸带来的优势是镜头焦距的增加由此可以带来较浅的景深,另外就是可以把照片放的更大,缺点就是越大景深越浅,景深浅也有很多不方便的地方,另外就是成本,还有费电。
小尺寸未必画质就低,尺寸小景深大,拍全景深照片是小尺寸的极大优势。
成像实际上看的是色彩、锐度分辨率等等,色彩和尺寸无关,锐度更多的取决于镜头和拍照的时候抖不抖,分辨率一方面取决于像素另一方面取决于镜头的分辨率,因为小尺寸对分辨率要求很高镜头比较难做好,而一般用小尺寸的往往是廉价的家用DC镜头素质为了成本更是不会去做好,所以看上去小DC画质不行进而归结于小尺寸感光元件,实际上这是一种误解,用显微镜镜头+小尺寸感光元件这个方案很多用在工业领域和医学领域,这个成本就不是家用能承受的了,当然,这是另一种解释,似乎超出讨论的范畴。
在数码相机上有一个光学现象就是镜头光圈孔径越大衍射斑就越大,具体的计算公式为:像素衍射临界光圈=像素尺寸/(1.22×光波波长)。人眼可见光的波长范围为770~390纳米之间,我们按中间值500纳米来计算,1/2.3英寸的CCD做到1200万像素的话,单个像素点的边长约为1.5微米,对于如此微小的面积来说,在F5.6光圈时一个衍射斑里会有2个像素,这时候分辨率下降就十分厉害,而且光圈越小,分辨率就越低。而现在很多厂商居然还在1/2.3英寸的感光元件上做到1600万像素,这时候,最小可用光圈已经大于F2.8了(注:光圈越大数字越小,光圈越小数字越大),可笑的是厂商依然在数码相机上做到F8以下的光圈,就是因为,如果只有F2.8一档光圈,这样的相机肯定卖不出去。然而,在仅有28.5mm?的CCD或者CMOS上集成如此之多的像素点,可想而知照片的实际分辨率已经降低到了一个怎样恐怖的程度。
这方面DSLR由于超过1/2.3英寸感光元件15(APS-C)到30(全画幅)倍的面积,则受影响很小,因此常用光圈经常可以达到F11且画质不会有明显的下降,当然,这是在1600万像素以下的情况下得到的结果,如果继续提升像素呢?因为物理现象造成的影响不会改变,随着像素的提升最小可用光圈也得不断增大。
有人会说那用更大的光圈不就解决了?一样行不通,因为光圈大小又和景深扯上关系了——光圈越大,景深越小,背景越虚化。这样拍人像或者特写当然没问题,拍风景或者纵深复杂的场面,如3-4排的大合影之类就力不从心了。
另外一个方面还得考虑噪点的问题,像素间电子会随着温度升高发生迁移而造成噪点,提升像素后,像素间距减小,单个像素面积也减小。一般来说,单个像素面积越大越有利于降低这个像素的噪声水平。噪声水平并不仅仅只是照片上可见的噪点,它会影响每个像素还原实际场景的准确性,对于图像质量来说有非常大的影响。数码单反还有多少潜力在容纳高像素的同时还能保证比较低的噪点表现?尼康V1的尺寸实际上与上一代密度最高的M4/3相机GH2的像素尺寸在同一个水平略低,这也是为什么一款如此新的相机却只拥有1000万像素的奥秘。同时1400万像素的适马DP1分辨率为何是2640×1760想必也是这个道理。
综上可知:1)高像素不一定能带来高画质,并且过高的像素对图像的分辨率、感光度、控噪能力等的提高有消极的作用。2)相机的感光元件尺寸大小基本决定了相机的档次,比如高端DC的CCD一定比低端的面积要大,DSLR的感光元件一定比DC的面积大,同样画质也要高出很多。3)甭管CMOS还是CCD,单个像素点的面积越大,散热空间就越大,控噪能力越强,同时像素受衍射斑的影响越小,成像效果也越好。4)高像素是否能带来高画质,关键在于单个像素点的面积在常用最小光圈值下成像是否依然有足够高的清晰度,在保证成像清晰度的情况下,像素越高,相片的细节就越丰富,层次更鲜明,画质也就越高。
扩展阅读:高像素与高画质对比
两者都是高端机器(全画幅),机身定位不同,因而面向用户不同。
像素机D3X——点距5.94、1200万像素、连拍5张(DX画幅下7张)、可用ISO100-ISO1600
D3X定位于顶级专业全幅,适合影楼、人像、商业广告的大幅输出片,像素高达2400万,成像细节极好,被称为135系统中的120(意思就是说具备能媲美中画幅相机的高分辨率,适合需要大尺寸输出的领域)。D3X最大的问题不是感光度不够高,实际上平时1600用的都很少,况且也可以调到相当于6400;据说最大的问题是不耐高感,像素高了,控噪性能不好,适合光线好的时候拍摄。这也是它的ISO标示最大才1600的根本原因,再高估计就惨不忍睹了。不过,高像素在镜头分辨率和剪裁能力上总会带来一点优势。
速度机D3s——点距8.46、2400万像素、连拍9张(DX画幅下11张),可用ISO200-ISO6400
前无来者的夜景之神D3S是经过改进的速度机,定位于高级专业全幅,特别针对新闻、体育、人文等多种摄影领域,最大特点是高感光度可扩展到102400,是第一台达到这个高感的数码相机。d3s牺牲像素,减少数据流量而提高他的连拍性能,以及降低像素密度提高感光度表现……这一切都是为他的机身定位服务的--高端新闻机。
我曾经看过一个关于D3X和D3S的评测,感光度在200 400 800 的时候,D3X肯不到任何噪点,画质太棒了,清晰流畅,简直无可比拟,D3S则略差,但是再往上,D3X的噪点就像是飞一样向上升,在1600的时候,噪点明显可见,但是D3S噪点还是一样,控制的非常好,D3S的感光度到1W多都没多大的问题,但是在200 400 800 上不如D3X,也就是说,你经常拍户外,而且喜欢夜景,那么非D3S莫属,但是如果你是经常搞室内,并且用不上高感的话,还是D3X吧,像素高,细节方面好,但是感光度不能超过1600,不然就没法用了!Nikon D3s、D3x 都是给要求最高的职业摄影师设计的(当然爱好者也能购买),从图像质量到机身性能到操控手感都是目前顶尖的。如果要求更高就要用中画幅相机了。
可见D3X在细腻的低感光低上更有优势,而D3在超高感光度上更胜一筹(高感光度可让用户获得更高的快门速度锁定物体)。
用的不是同一块芯片,而软件的算法也不一样。你只要相信一分钱一分货就可以了。
|