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像素越高越好嗎?

1、像素和圖像的應用載體關聯,離開應用載體,無法談論像素高好還是像素低好,無論是手機、相機還是監視探頭等;

2、先說什麽是像素,我盡量用大白話講。像素有兩個概念,壹個是物理像素,壹個是插值像素,兩者是完全不同的屬性。物理像素不是越高越好,插值像素越高越好;

3、所謂物理像素,是平均陣列於傳感器平面( 也有曲面的 )之上的極其細微的電子元件即光電二極管( 傳感器技術是尖端技術,壹個像素 = 壹個光電二極管 ),壹端為感光層,壹端為電路層,負責將通過鏡頭接收到的光子元素轉換為電荷信號,( 再由圖像處理器將電荷信號轉換為人眼可視的電子文檔 ),電荷信號的質量取決於光子質量,並且決定圖像質量。光電二極管感光層的面積不是固定不變的( 不同的傳感器像素面積各有大小 )。像素感光層面積越大,同等照度下獲取的光子量越高,轉換成的電荷信號質量越好,圖像質量越高;

4、所謂插值像素,是在物理像素的基礎上,通過機內植入軟件計算生成並插入到物理像素間隙處的成像點,其插值質量依賴於 AI 智能程度和物理像素本身的質量。插值像素多見於手機和部分使用數碼變焦的相機。插值像素在本質上是人工智能,相當於繪畫。插值像素越高越好,但插值像素只作用於通用圖像格式( 比如 JPG 等 ),原始圖像數據( 比如 RAW 格式等 )中壹般不含插值像素,但也有廠商將插值像素強制寫入 RAW ,這是有研發成本和技術的;

5、物理像素影響圖像質量,插值像素則是錦上添花的計算機 AI 的產物,插值像素在計算攝影中使用較多,比如“壹鍵光繪”、“壹鍵虛化”、“數碼變焦”等機內植入的成像效果。物理像素對圖像的影響,涉及兩個方面,壹是像素數量決定圖像的輸出畫幅( 或者叫放大尺寸、可裁剪余地 ),二是像素質量決定圖像的質量;

6、數碼成像和膠片成像不同,膠片成像是銀鹽顆粒的化學反應,圖像會有顆粒但沒有噪點( 顆粒不影響像質,但噪點影響像質 );數碼成像是光電轉換電子技術,圖像沒有顆粒但會有噪點,因為在目前的電子技術下,光電轉換的過程中必然出現熱噪也叫噪點( 這是物理現象無法避免,只是程度有不同 ),噪點的多少決定數碼成像的質量,噪點越少像質越好。這在數碼專業領域稱之為信噪比( 有效信號與無效雜訊之比 )技術,信噪比越高,圖像質量( 或聲音質量 )越好;

7、在同等光電轉換的技術下,電荷信號的信噪比質量( 也稱為像素質量 )受制於光電二極管獲取的光子質量,而像素獲取光子的能力取決於該像素的感光層面積。打個比方說,像素的感光層面積就是窗戶,窗戶越大,同等照度下獲取的光就越好;光越好,同等技術下轉換成的電荷信號質量就越好;

8、由於各種不同的傳感器的面積是定量( 恒定 )的,比如中畫幅、全畫幅、半畫幅、4/3 英寸畫幅、壹寸畫幅等等,其尺寸( 面積 )是規範統制的,但也有壹些傳感器是獨特設計的,如佳能 1.5 英寸傳感器就獨壹份,而像素是在傳感器平面上布陣的電子元件,故不同的傳感器面積和不同的像素數量,導致的像素密度( 像素總數和傳感器面積之比 )是各不相同的。在研發傳感器時,除了信號傳輸工藝、信號放大技術、電路導聯方案等以外,像素面積的大小與傳感器面積是匹配設計的,也就是說,傳感器的設計像素密度越低,單個像素的面積會越大,其感光層的面積也就越大,同等照度下獲取的光子的質量也就越高,反之像素密度越高,單個像素的面積就越小。故在同等傳感器工藝下( 包括傳感器制式、電路工藝等。同壹時期、同壹制式的傳感器工藝基本相同 ),像素密度決定圖像質量。說白了,就是像素密度越低,圖像質量越好。當然,不同的鏡頭和圖像處理器對圖像質量也是有影響的,但這是另外壹個話題;

9、在相同傳感器面積下:像素密度越低 = 單像素面積越大 = 總像素數量越少( 不同面積的傳感器則可以換算 ),像素總數越低像質越好。但像素總數不能無限低,必須滿足應用載體對像素數量的需求。比如使用並滿足 1080P 顯示器的顯示分辨率要求,需要 200 多萬像素( 多出的像素無法被顯示,但可用於放大顯示或裁剪 );使用 4K 顯示器,需要 830 多萬像素;使用 8K 顯示器,需要 3300 多萬像素;打印或噴繪 A3 尺寸 300DPI 精度圖片,需要 1700 多萬像素,等等。專業領域對像素應用的要求,則參照是平面設計專業的定律標準:畫幅( 圖像大小 )決定視距( 觀看距離 ),視距決定點距( 像素點間距 ),點距決定 DPI/PPI ( 每英寸像素/墨點,即精度 )。 如果像素數量無法滿足應用載體的需求,圖像質量同樣會下降;

10、像素數量和像素密度是壹對矛盾,追求高像素還是大像素,就是熊掌和魚的選擇。其中,像素數量決定輸出畫幅( 放大尺寸 ),在保持同等細節的情況下,像素越高可以放得越大,但副作用是像素面積減小( 信噪比下降 ),而且對於數據處理速度、儲存載體等也有更高的要求;像素質量決定圖像質量,像素密度越低,單個像素面積越大,圖像越是純凈,細節更加清晰,像質越好,但副作用是像素數量減少( 放大尺寸受限 )。

11、壹句話言之,在滿足自己應用的載體的像素需求的前提下,像素越低越好( 不算插值像素 )。如果需要更高的像素,則盡量選擇更大面積的傳感器。更大面積的傳感器有兩個顯著優勢,在同等像素數量的時候,具有更低的像素密度( 畫質強 );在同等像素密度的時候,具有更多的像素數量( 放大強 )。當像素數量和像素密度不能兼得的時候,優先考慮像素密度;

12、以上都是基於同壹時代或叫同代傳感器技術下的結論,不同時代的傳感器技術不同,不適用上述內容。傳感器技術的代差,不容易講明白( 都是術語 ),也不容易聽明白( 比較枯燥 ),就不贅述了。

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