像素越高照片越清晰?

像素越高照片越清晰?

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图片来源:摄图网
本篇文章内容仅面对大众,属于科普性质,专业知识将尽量以通俗易懂的方式呈现,但转换过程可能会导致歧义的出现,故专业读者请酌情阅读。

对于题目中抛出的这样一个问句,答案肯定是否定的。相机的像素与成像质量之间存在一定程度上的联系,在绝大多数情况下也是正相关的,但并非绝对。也正是因为绝大多数情况下成立,导致目前大众对此出现误解,以为像素越高,拍摄出来的照片一定越清晰。

要解开这样一个谜题,首先要了解相机依靠的是什么来成像,在以前的胶片时代,图像以光线的形式照射在感光胶片上,产生的化学反应使其被记录在胶片上,得以后续的冲印。但在如今这样一个数字时代,无论是手机、卡片机、单反,所采用的均为数字感光元件。

数字感光元件包括CCDCMOS两种,就目前而言,CCD由于种种劣势(主要是性价比),已经被大众产品所抛弃,取而代之的便是CMOS。这两种感光元件的区别可以在网上找到答案,由于涉及到专业知识,在本文中不会赘述,以后可能会有文章专门涉及。

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那么CMOS又是如何成像的呢?简单来说,你可以把CMOS想象成一个教室,里面有许多课桌,每一张课桌都是一个图像处理单元,最终处理完成的图像也就是照片中的一个像素点。再通俗易懂一点,如果你的照相机标明拍摄出的照片像素为1200万,那么相机中的CMOS就相当于一个有1200万张课桌的教室,每张课桌前都坐着一名学生,当你按下快门时,光线照射在整块CMOS上,这些光线相当于一份巨大的任务,需要由这1200万名学生进行处理,才能输出一张具有1200万像素的照片。

那么关键问题就来了,是不是这就意味着像素越高的相机,比如你现在手里握着的手机,商家在宣传时告诉你,后置摄像头有2000万,它的拍摄效果就和专业的2000万像素单反一样优秀了呢?

答案当然依旧是否定的,因为你手机的CMOS大小和专业单反的CMOS大小完全不是一个水准的好吗?

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上面这张图非常直观地展现了不同设备的CMOS面积,可以看到最小的iPhone4s和最大的全画幅单反之间的差异,如果二者同样可以最高拍摄800万像素的照片,那么二者的CMOS就相当于一个80平方米的教室中有800万张课桌,和8000平方米的教室中有800万张课桌的区别了。

那么说到这里,肯定会有读者要问了,这有什么区别呢,不都是800万张课桌吗?照片的质量就应该没区别呗,但是答案再一次是否定的。因为你没有考虑到,课桌的面积、课桌之间的距离,因为这二者就直接决定了成像的质量

在CMOS的成像过程中,每一个成像单元需要接收到一定量的光后,才能准确地计算色彩值,如果成像单元面积很小,那么它所接受到的光也会很少,这就导致它无法准确还原色彩信息,一个单元无法准确还原还没有什么大不了的,如果800万的成像单元都无法准确还原,那么最终输出的照片质量也会不尽人意了。

单反的CMOS面积则体现了它的优势,因为在具有同样的成像单元数量时,每一个单元的面积要远大于手机的CMOS单元,接受到的光也就越多,还原色彩的准确度也就越高,这也就是为什么你拿单反拍出来的照片效果要远好于手机。

那么课桌的面积说完了,课桌与课桌之间的距离呢?这就要考虑到成像过程中的产热问题了,如果每一个单元之间紧紧挨在一起,就好比你和你的同桌之间紧挨一样,你还能好好处理手头的难题吗?如果还是一个夏天,天气燥热,你的同桌又喜欢出汗,你还有心思做事吗?CMOS也是一样,如果成像单元之间距离非常小,成像过程中产生的热量,会在CMOS表面产生热噪,最终体现为画面上的噪点,这种现象在夜晚拍照时尤为明显,因为你的手机CMOS面积太小,为了获取更多的光,快门时间被大大延长,CMOS工作时间增加,这也就导致了大量的噪点产生。

如果你换单反,同样在夜晚,不考虑单反的专业降噪功能,其大面积的CMOS可以在更短的时间里获取所需的光量,完成曝光成像,其质量肯定要优于你的手机。

说到这里,你应该大致明白,像素和成像质量之间的关系了吧?那么你可能会问,既然这样,我买像素高的手机,总比像素低的手机要好吧?这个问题要是放在5年前,可能答案是肯定的。但如今,越来越多的手机厂商将自己的手机摄像头像素不断提高,甚至比单反还要高出1倍多,但这并不意味着标明4000万的手机要比2000万的手机拍摄效果好,如果这两部手机的CMOS尺寸差不多,4000万的手机需要在同样尺寸的CMOS中装入更多的成像单元,依照前面提到的面积和间距问题,你应该可以得到答案了,如果还不明白,请从开头再读一遍吧。


那么在日常购买手机和相机的过程中,我该如何选择呢?其实很简单,你只要在像素的基础上,查看手机或相机的传感器尺寸,结合其他的成像优化功能,例如降噪、色彩优化等,就可以很容易得到你应该选择的产品了。

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编辑于 2018-04-23

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