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斑竹的菜园子
 

作者:
标题: 高像素数码相机带来的致命问题 上一主题 | 下一主题
borneol
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注册 2005-2-23
来自 重庆
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#1  高像素数码相机带来的致命问题

目前消费级数码相机,在指标上的提高,主要集中在像素数量的提高上。顶级机二年前是二百万像素,去年是三百万像素(1/1.8英寸CCD),现在是五百万像素(2/3英寸CCD)。像素提高了,带来的直接效果是什么呢?可能大家都会认为是清晰度的提高。其实不然。消费级数码相机,发展到目前阶段,清晰度的瓶颈早已不是CCD了。是镜头。
  
   举例计算一下:
  
   在DigiCam领域, 所有CCD的标称尺寸是沿用早期Video的标准的,与实际尺寸大大不同. 2/3"CCD的实际尺寸并不是 2/3*25.4=17mm, 而是11mm. 1/1.8"CCD的实际尺寸不是1/1.8*25.4=14mm, 而是9mm左右。
  
   Nikon CP 995:1/1.8英寸3.34 millionCCD,Max resolution 2048 x 1536,长宽比例4:3
   可计算出单个像素的尺寸:4/5 x 9 / 2048 = 0.0035毫米 = (1/284)毫米,分辨力相当于141线对/毫米
  
   Sony DSC F707:2/3英寸5.24 million CCD,Max resolution 2560 x 1920,长宽比例4:3
   可计算出单个像素的尺寸:4/5 x 11 / 2560 = 0.0034毫米 = (1/290)毫米,分辨力相当于145线对/毫米 

  当然以上计算的是CCD本身的分辨率。当拍摄黑白照片时,是等效这么高的分辨率的。拍彩色照片时,是用四个CCD单元分辨采RGB信息凑一个完整的彩色像素,也就是说,彩色图片的真实精度只能达到标称精度的一半,彩色图片的真实像素数量只能达到标称的1/4。同时要求镜头的分辨率达到为70线对/毫米和 72线对/毫米。
  
   如果把这个镜头装在SONY F707(CCD面积为13.5x10.2毫米)上,离CCD中心6毫米至9毫米可以认为是图像的边缘了,全开光圈时40线对的MTF多次掉到40%以下,在50/4时甚至跌到30%以下。
  
   我们能否看看这个镜头在70线对时的MTF曲线呢?很抱歉,这几乎是不可能的。这个镜头在全开光圈时,肯定是不能对全画面提供70线对的分辨率,请看两个分辨率的测试图。很明显反差和分辨率都不同。
  
  我们认为左图在刻度12仍处有分辨率,右图在刻度14处仍有分辨率。在刻度10处,虽然都有分辨率,但是反差仍然不同。在分辨率消失的12或14处,图像的损失已经很大了,原来条纹音的反差可能有20倍,现在只要能分辨出来就算它有分辨率。但是我们上述的这只EF24-85/3.5-4.5单反镜头在 995或F707的CCD的像素尺寸级别上,已经不能在全像场上提供分辨率了。
  
   结论是什么呢?
  
  当把这样一个相对素质较高的SLR镜头装在500万像素的CCD上,用全开光圈F3.5-F4.5拍摄一个10倍的反差细致条纹时,在边缘的成像结果可能只有不到2倍的反差或者完全不能分辨。当然这只是镜头对最终成像精度带来的损失。很难想象一个亮闪闪的CCD不会因为杂光而影响相邻的感光单元。
  
   这只是讨论彩色成像,用四个CCD像素来分辨一个彩色成像单元。也就是说用500万像素的CCD输出一个125万像素的彩色图片的情况。
  
   现实是,几千元的消费级数码相机上装的小低罚柿烤栽对兜陀贓F24-85/3.5-54.5,一位大厂的技术权威认为甚至应该低于EF28-80/3.5-5.6。
  
   装在数码相机上的镜头最大光圈一般都做到F2甚至F1.8,变焦倍数也经常会做得更大,达到五倍、七倍甚至10倍。这绝对会使像质更差。
  
   装在数码相机上的镜头焦距都更短,这在某种程度上会使分辨率提高,但是很有限。 表面亮闪闪的CCD和表面黑乎乎做过特殊防杂光处理的胶片差别很大,会使镜头的防杂光设计难度大很多。
  
  厂家要引导消费者花钱就一定要不断地产生新的“卖点”,CCD的像素数就是一种不用增加太多成本(当然,生产工艺技术上还是要有一定的进步)又对普通消费者有相当的欺骗性的指标。俺认为民用级的数码相机超过330万像素意义就不大了。当CCD的单元面积小于5x5平方微米时,常温下的信噪比就开始影响图像质量了,它通常比镜头带来的不良影响大得多。除非把CCD泡在液氮中或使用制冷机,那又不是“民用级”的东东了。当一种新厂品上市没几个月价格就下跌时,往往不是因为技术进步使成本下降了,而是原本成本就不高。数码相机是最典型的“虚火”产品,像素数就是那虚火的“火苗”。



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2009-10-21 16:25
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