2023年12月5日发(作者：红米redmi 9a)

从像素、感光元件与画质谈数码相机的优劣

名词解释：

像素：“像素”（Pixel）是用来计算数码影像的一种单位，一个像素通常被视为图像的最小完整采样。如同胶片摄影的相片一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调，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“像素”（Pixel）。

感光元件：感光元件是数码相机的核心，也是最关键的技术。数码相机的发展道路，可以说就是感光元件的发展道路。数码相机的感光元件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷藕合）元件；另一种是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。与传统相机相比，感光元件就是数码相机不用更换的“胶卷”。 画质：就是画面质量。包括锐度、解析度、对比度、宽容度、细节表现、噪点控制、色域范围、色彩纯度、色彩饱和度、色彩平衡等等的综合体现。

数码相机的发展进程，展现在大众面前最直观的一点就是像素的飞速攀升。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，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。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。 弄清楚了像素的问题，我们再来思考，相机的好坏到底有哪些标准？为什么有些相机只需要几百块钱，而专业级的相机仅裸机就动则五六万？在这里我就要提到数码相机的心脏——感光元件了。

目前市场上主流的感光元件尺寸有：全画幅（36×24mm）、APS-C（23.7×15.6mm或者22.5×15mm）、4/3英寸（17.8×13.4mm）、2/3（8.8×6.6mm）、1/1.8（7.18×5.32mm）和1/2.3（6.2×4.6mm）几种规格，了解市场的人应该知道，相机的价位排列和上面的感光元件尺寸大小排列几乎完全一样，可见，相机的好坏和感光元件的尺寸密切相关。

我们再来谈谈像素和感光元件的关系。开篇说到感光元件相当于数码相机的“胶卷”，像素其实也就是感光元件上的成像点。假设都按照1200万像素来算，全画幅相机单个像素点的面积将会是配备1/2.3英寸CCD“卡片机”的30倍。

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28.5mm²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？

如果把全画幅数码单反的像素做到 4000 万，像素间距就和N年前IXUS3-400万像素的数码相机的像素间距差不多，如果没有降噪手段，恐怕在 ISO400 时就无法令人接受了。这也是为什么现在几乎所有厂家的数码单反都换用 CMOS 感光元件的原因，因为像素密度增大后，感光元件会大量发热，发热是噪点形成的一大原因，而 CMOS 比

CCD 有更低的发热量。现在很多厂商在做一件事情，就是通过相机内部软件降低噪点的形成，同时以此来忽悠消费者，而实际上消除噪点的代价就是减少了画面的暗部细节，降低了画面质量。

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。 当然，判断一款相机优劣的标准远不止上文提到的这几条，还包括图形处理引擎，对焦系统，快门组件，操作便捷性，防抖性能以及外观等等，在以后的文章中我再一一为大家阐述。