像素越多越好?像素點的面積越小越好?為何底大一級壓死人?
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像素是:圖像最小單元的數量,例如6000*4000,像素數量就是24*10^6。
像素太少當然圖像就看不見了,看不清晰了。
但是現在幾乎所有手機和相機的像素數都遠遠符合要求。現在限制圖像清晰的,通常來說都不是像素的問題,而是鏡頭和畫幅問題。
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拍到的圖像的清晰程序是鏡頭和傳感器共同決定的。
這個具體怎么共同決定可以看我另一個博客:
https://blog.csdn.net/cashmood/article/details/112799151
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我們常說底大一級壓死人,確實全畫幅的相機相對貴不少。
全畫幅相機既然面積大,那是不是像素就更多呢?
我找了淘寶的索尼a6000半畫幅和索尼a7m3全畫幅來比較一下:
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我們看,他們兩個一個全畫幅,一個半畫幅,像素數卻是差不多的。
根據公式:單個像元面積 * 像素數量 = 傳感器總面積
所以可以看出來全畫幅和半畫幅最大的差別本質在于:單個像元的大小面積不同。
顯然在上面這種情況下,像元面積越大,越貴,拍照效果越好。實際上,色彩也越鮮艷。
為什么呢?
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因為單個像素的尺寸很小的時候:(小面積pixel的壞處)
- 進光量越小,單個像元接受到的信號變弱,信噪比低。
- 由于襯底內少數載流子橫向擴散導致像素之間的信號會互相干擾。
- 傳感器cmos上的每個像元上都有一個微透鏡增加接受光的能力,當外界光斜著入射時,像元上微透鏡之間光信號串擾。
- 從波動光學和傅里葉光學理解,光的衍射效應更明顯,光斜著入射時,高頻光入射引起的信號串擾。
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那是不是像素單元面積越大越好呢,當然不是,如果整個全畫幅傳感器只有10個像素,夠大吧,但是一定啥也看不見。
所以像元越大越好的前提是像素數量足夠用了,滿足奈奎斯特采樣定理了,或者說能接受的頻率成分大于鏡頭獲取到的頻率成分了。
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那么有各奇怪的現象,手機廠商為何仍然把像素弄的那么大?比如華為P30Pro的主攝的原始像素是40MP,即4千萬像素,但是輸出卻為1千萬像素。
這就是小的像元的另一個很重要的好處:
當高像素的照片縮小為低像素的照片的時候,圖像的噪聲也隨著變小,信噪比提高。
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總結小的像元面積的兩個好處:
1、同樣傳感器面積下,容易使得像素數量大,則采集高頻成分,細節多,奈奎斯特采樣定理。
2、當高像素的照片縮小為低像素的照片的時候,圖像的噪聲也隨著變小,信噪比提高。
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所以,結論是:
在保證像素數夠用的前提下,像元面積越大越好,畫幅越大越好。
但是畫幅也不可能無限大,一方面受限于制作cmos工藝,另一方需要配套對應大的鏡頭。
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這是我經過各種理解總結的,如果不同想法可留言討論,轉載請注明出處。
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