攝影小詞典

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像素

像素越多越好？其實有個前提條件

數碼相機核心的成像元件是圖像感應器。圖像感應器相當于膠片時代的膠卷，它的像素越高，圖像越精細。除了鏡頭素質的區別和像素數，決定圖像感應器成像品質的還有一個關鍵要素——像素間距。圖像感應器由一個個像素構成，每個像素的集光能力在很大程度上決定所捕捉圖像信號的品質。決定像素集光能力的要素有很多，有像素的位置配置、表面微透鏡間隙、光電二極管深度等，但最簡單的還是看這個像素個頭夠不夠大。就好比窗戶越大，采光越好。像素也是，面積越大則集光能力越強。相同像素數的情況下，像素的大小直接影響圖像感應器的高感性能以及被攝體層次及質感的表現。

1億像素的價值

最近1億像素的概念被炒得火熱。但1億像素到底在分辨率上價值如何，還要看像素間距這一參數。富士、哈蘇和飛思都推出了1億像素的中畫幅機型或后背。例如，飛思基于較大的圖像感應器面積，1億像素下像素間距能達到4.6微米，像素的成像性能完全游刃有余。最近智能手機的廠商也開始導入1億像素的概念，但缺乏大型圖像感應器支撐的智能手機1億像素是否對實際成像有所裨益還有待商榷。

像素面積≠像素間距

那么這里大家應該發現了一個問題，既然這里說的是面積，為何寫的是像素“間距”？這還要從像素的基本結構說起。通常來說，像素是矩陣排列，但像素之間并不是嚴絲合縫地緊密貼在一起，像素之間會有相應傳輸信號的電路存在。而這些周邊電路到底占多大空間，一般是沒有數據可尋的。所以，像素面積有多大是沒有確切數據的，一般來說公開的數據都是相鄰像素中心點之間的距離，也就是這里說的像素間距。

像素間距越多，像素數越多才管用？

可能很多人對像素的大小沒有感性認識，現在先讓大家了解一下一個像素到底有多大。像素是以微米為單位計算的，1微米是千分之一毫米，人的頭發的直徑大概是50微米，大概1根頭發的斷面能放下10個像素。

那么不同的相機像素間距有怎樣的差別呢？答案很簡單，像素數相同的情況下，圖像感應器的畫幅（面積）越大，像素間距也就越容易做大。相應的高感光度畫質以及層次還原也越好。

中畫幅數碼相機，如果像素數是4000萬，像素間距可以達到6微米。比如，富士中畫幅機型GFX 50S是5140萬像素，像素間距大概是5.3微米。而一般全畫幅機型如果做到5000萬像素，像素間距大概是4微米。而APS-C畫幅基本都是2000萬像素級別，這也是考慮到像素間距保持一定大小，以使單個像素保持足夠的集光性能。而智能手機圖像感應器要比數碼相機小很多，一般能做到1英寸大小就算很大了。但如果1英寸感應器像素也做到4000萬級別，單個像素的面積就非常小，一般低于2微米的像素間距集光性能可想而知。這也是智能手機雖然像素數很高但成像素質遠不如數碼相機的原因。

圖像感應器

數碼圖像到底是怎么生成的？

我們繼續來了解一下相機成像的核心部件圖像感應器的一些小知識。大家都知道，圖像感應器是捕捉鏡頭匯聚的光線并成像的元件。這里就先來看一下它的工作原理。

上一頁中，大家已經了解到，圖像感應器由一個個像素構成，像素需要有較強的集光能力。但每個像素的工作不光是接收光線，更重要的是將光信號轉換為電信號，只有轉換成電信號，數碼相機才能將信號記錄為圖像文件。這也就是通常所說的光電轉換。

這里進行光電轉換的關鍵部件就是光電二極管。像素聚集的光信號就是在光電二極管上轉化為電荷，進而增幅為電壓值輸出給相機，最后構成了圖像文件。這是圖像感應器最基本的工作原理。

不被看好的CMOS咸魚翻身打敗了CCD

一直以來，數碼相機使用的圖像感應器主要有兩種：CCD和CMOS。CCD這種感光元件出現于1969年，數碼相機剛剛興起的時候CCD是主流，CMOS則是后來20世紀八九十年代才出現的。一開始的時候，CMOS雖然造價低，但是信噪比不佳，畫質及高感光度方面的性能不及CCD，所以并沒有引起大家的重視。但隨著技術的發展，CMOS解決了畫質和高感的問題，自身其他優勢也越來越顯現出來，如今CMOS已經成為了數碼相機的主流元件。

這兩種圖像感應器的根本區別在于，CCD是將每個像素的電荷集中在一起進行增幅，而CMOS則是每個像素的電荷單獨增幅。

以上說的都是數碼相機如何成像的事。無論CMOS還是CCD，又是如何捕捉到顏色的呢？從CCD到CMOS時代，圖像感應器捕捉顏色也歷經各種嘗試和變遷。下一期我們會講到數碼相機顯色的原理。