專家談像素與畫質

2011-12-29 13:04

數碼相機的像素飛速攀升，口袋型數碼相機的像素上升到1500萬，而數碼單反則到了2000萬以上，像素如此快速攀升，背後有何隱患？請看三位專家的見解：

錢元凱 中國照相機權威數碼影像專家

黃慧雄 色彩管理和後期輸出專家

譚欣 【攝影之友】資深器材編輯

譚欣： 我發現一個很有意思的現象，幾家數碼相機大廠，仍然在以提升像素為主要賣點，口袋型數碼相機的像素已經高達 1500 萬，而全畫幅的數碼單反則達到 2000 萬以上，但另外一些廠商則表示要停止像素提升，轉而對感光元件進行改良來提升畫質。

錢元凱： 目前口袋型數碼相機的 2/3 英吋的感光元件，做到 1200 萬象素的時候，兩個像素間距為 2 微米，有一個光學現象就是鏡頭光圈孔徑越大衍射斑就越大，對於 2 微米的像素間隔，在 F8 光圈時一個衍射斑裡會有 2 個像素，這時候解析度下降就十分厲害，而且光圈越小，解析度就越低。這時，有些光圈值就不能用了，我們可以算出，當像素達到 1300 萬時，最大可用光圈為 F5.6，現在很多廠商居然在 1/2.5 英吋的感光元件上做到 1400 萬象素，這時候，最小可用光圈為 F4，而廠商依然在數碼相機上做到 F8 以下的光圈，就是因為，如果只有 F2.8 和 F4 兩檔光圈，這樣的相機肯定賣不出去。現在很多高像素的數碼相機都在最大光圈時畫質最好。在五年以前，300 萬象素的數碼相機在 F11 光圈時，畫質就下降的一塌糊塗了，就別說現在 1000 萬象素的數碼相機了。

黃慧雄： 確實現在民用口袋型數碼相機在像素提升上會很大程度受到鏡頭的光圈衍射影響，這是一個普通的光學現象，並不能通過技術手段來有效解決，廠商是不會主動告訴消費者這個問題的，因為相對於其它技術，提升像素是最直接的升級和促進購買的手段。

譚欣： 那麼全畫幅的數碼單反呢？ 現在已經突破了 2000 萬，我估計很快就會突破 3000 萬，最終會升級到 4500 萬象素。那麼在 3000 萬象素時，單反鏡頭是否會需要更新來獲得對高像素解析度的支持？

錢元凱： 我們還是用之前的那個公式來計算，因為物理現象造成的影響是不會改變的。可以看到全幅數碼單反像素為 2100 萬時，最小可用光圈為 F19。如果像素提升到 4000 萬，像素間距為 3 微米，最小可用光圈為 F8。可見光圈衍射對於像素提升是有非常大的制約。

黃慧雄： 現在的數碼單反在鏡頭製造方面不得不面臨光學衍射的問題，為了保證景深，鏡頭上必須配備足夠小的光圈來保證拍攝到的物體都清晰，這時候通過提升像素，會影響到鏡頭的設計，就是不能讓解析度下降而且還要能夠使用小光圈，目前還沒有廠商有很好的解決方案，我們可以看到一般鏡頭都是到了 F11 後畫質就開始下降，有一些鏡頭在 F8 以後就開始下降了，而 F8 光圈在全畫幅數碼單反上是無法保證景深的。

譚欣： 另外一個方面，就是噪點，提升像素後，像素間距減小，像素間電子會隨著溫度升高發生遷移而造成噪點，對於圖像來說有非常大的影響。那麼數碼單反還有多少空間餘地來容納像素的同時還能保證比較低的噪點表現？

錢元凱： 如果把全畫幅數碼單反的像素做到 4000 萬，像素間距就和當初IXUS3-400 萬象素的數碼相機的像素間距差不多，如果沒有降噪手段，恐怕在 ISO400 時就無法令人接受了。

黃慧雄： 這也是為什麼現在幾乎所有廠家的數碼單反都換用 CMOS 感光元件的原因，因為像素密度增大後，感光元件會大量發熱，發熱是噪點形成的一大原因，而 CMOS 比 CCD 有更低的發熱量。

譚欣： 那麼是否我們可以預見會隨著像素值的提高，各大廠商會推出新款鏡頭來彌補老鏡頭的不足？

錢元凱： 很多對數碼優化的鏡頭，對於解析度基本上沒有優化，因為受到衍射，相差的影響，解析度很難再提升，而現在一般優化的是針對廣角端的優化，可以使得光線更加接近垂直的入射，從而降低衍射和相差的出現。

黃慧雄： 現在很多廠商在做一件事情，就是通過相機內部軟體修正鏡頭產生的各種缺陷，比如畸變。現在很多相機內部都有鏡頭信息，每個鏡頭的固有缺陷，都可以通過相機內部的軟體進行修正，這也是鏡頭髮展到現在無法在光學上進行突破而採用的另外一個途徑。

錢元凱： 像素提升肯定有限度，其實現在不管是 1000 萬的口袋型數碼相機還是 2000 萬的全畫幅數碼相機，像素在一般使用都完全夠用，如果再提升，解析度不會隨之提高，反而會下降。

黃慧雄： 其實我很希望眾多廠商都發展類似 FOVEN 的 X3 感光元件的形成，那樣可以很好地提升圖像質量。採用多層感光技術，可以很好地解決現有的一些問題。

相同面積的感光元件，像素越高，高感表現越差，動態範圍越差，還會造成光線衍射。過高的像素只會對畫質帶來負面影響。