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入门初阶09-传感器面积的意义

已有 10290 次阅读2009-1-7 21:12

经常有人问我这样的问题:一台小型傻瓜数码机,分辨率1000万像素,一台专业单反机,分辨率600万像素,哪台机好?

我们先弄清楚什么是数码相机的传感器。
取代传统相机胶卷,是一种材料为CCD或CMOS这样的传感器,它是数码相机用来感光成像的部件。
通常我们对数码相机的分辨率习惯地很关心也很敏感,不少人总觉得高分辨率便是好。
同一像数的数码相机,传感器面积有大有小,价格与此基本成正比,那面积大小的意义体现在哪方面呢?
传感器感光的表面由许许多多的小颗粒单元组成,每一个颗粒相等于一个像素,一张照片便是由数百万乃至上千万个像素组成。
颗粒单元能记录影像信号,这些信号包括有三大内容:亮度信号、彩色信号和动态范围。

1.亮度信号表现为明暗变化,或称影调。
这里,我用一张在最近实习中拍小凳子的照片来说明,为了大家容易理解,片子通过处理来造成类似效果。图2是理想的片,我们取其脸部特写图3。

图3可看出脸部影调的细微渐变。
图4左 影调变化粗糙。
影调可理解为:画面A从最暗至最亮假设有100级变化、相同画面B假设只有10级变化,则结论为A影调比B丰富。

2.彩色信号表现为色彩变化。
彩色可理解为:画面A从某色相(例如红)至另色相(例如蓝)假设有100级变化,相同画面B假设只有10级变化,则结论为A彩色比B丰富。
图3比图4右彩色丰富。



3.什么叫影像动态范围呢?景物有最亮区与最暗区,这个从亮到暗的变化幅值称为动态范围。在照片上动态范围大的重现效果就是最亮处与最暗处层次细节可辨,而动态范围小的重现效果是亮区白成一片,暗区黑成一片。
图5左 脸部亮区有层次,头发暗区也有层次,
图5右 脸部亮区失去层次,暗区头发一片黑无层次。

颗粒有一定体积,体积越大能记录的信息越多,这意味着明暗与色彩的变化细节也越多,更为重要是,颗粒体积与影像动态范围成正比。当然,只有大面积传感器才有可能大颗粒的像素。

小型机因成本控制,传感器面积较小,在一定分辨率的前提下,传感器面积越小像素单元体积便越小,所以图像质量(包括影调、色彩、动态范围)便下降,小型机的高分辨率是以牺牲图像质量为代价的。
所以只有大面积传感器,才能有高的分辨率、理想的影调与色彩重现,并且还有足够的动态范围。单反机使用大面积传感器,因为传感器制作工艺复杂,面积大成本高。
一幅照片,分辨率体现了图像可放大的尺寸,影调体现了图像的灰度变化级数,色彩体现了图像的色阶变化,动态范围体现了图像的宽容度。后三者指标越高影像越细腻柔和、层次越丰富、质感呈现越强,有时我们说这张照片栩栩如生,就是因为它的灰度与色彩变化丰富、宽容度大的功劳。
所以一张照片的技术指标与评定,不能唯一地以分辨率作标准,尤其小型机,一般人老盯在分辨率上,那是厂商、推销商与广告商的策略,正所谓 “报喜不报忧”,指标好的多说,指标不好的不说,所以铺天盖地的小型机宣传便老说分辨率了。
分辨率的意义其实是照片放大的尺寸,分辨率与照片可放大的尺寸成正比,但与影像质量无关。如果我们不是经常要放大照片到24寸、40寸,机器是不需要很高分辨率的。600万像素的机,拍片放大并印刷成A4大的杂志封面精美彩照,己绰绰有余了。
大家可根据示意图查一下自己己有或准备要买的相机传感器是多大面积的。
A  1/2.5英寸   小型数码机
B  1/1.8英寸   小型数码机
C  2/3英寸     小型数码机
D  APS  23.7×15.6mm  一般单反数码机
E  全幅  36×24mm  顶级单反数码机

回到开头的问题:一台小型傻瓜数码机,分辨率1000万像素,一台专业单反机,分辨率600万像素,哪台机好?
答:专业单反机因传感器面积大,所以比小型机好。
当然,购机因个人经济、需求、方便为前期,以上内容不是鼓吹大家都用高级机,而是因人而异,扬长避短,使得我们用不同的机子也能拍出好片来。

这个专题涉及很多电子技术,要严谨回答不容易,对一般人也无必要。我也算是无线电出身,凭自己的理解,力求从摄影效果的角度,以尽可能通俗易懂的道理去说明,但愿对大家有所作用。

我编写了不少专题,这都是通过艰辛脑力劳动所得,我欢迎大家交流学习,也可拿去别处使用,但敬请注明出处,注明作者,谨此。



以上这两机传感器不同技术档次,所以颗粒体积便不可比。我这专题是假设同技术档次前提下,体积越大越好。
至于到具体机型,每新出型号都有可以在传感器的技术上有所提高,而具体的技术内容与指标的提高,外人便不易知晓了,我们也只能从 "报喜不报忧"的广告上大约了解。
我用的两台同面积传感器的单反机,因档次不同而明显动态范围不同,但要准确了解其制作工艺和技术差异,那现时资料很有限。



这么巧,我刚写完回帖便看到这跟帖,挺有道理



"游走人间"朋友提的问题非常好,证明我写这专题不够严谨。其实我今天下班回家时己想起需要补充一句: "同一技术指标前提下",遗憾最后定稿时又忘了。
所以我不认为"游走人间"朋友在钻牛角尖,而是他确实弄不明白。
很多谢以上几位朋友的跟帖。



我这专题讲的是技术范畴,如果涉及到艺术,那就变化无穷拉。动态范围大,影调丰富是艺术,动态范围小,影调很不丰富也是艺术,高对比、低对比、细腻与粗糙、色彩圆滑与色彩分离,正常曝光与非常曝光,一切一切在艺术上都成立,都可能成为好作品。关键是你有意识的而不是碰巧的,是能进行重复性实验的。
回到技术问题,大动态的机可以后期减小,即可大可小,而小动态的机只能小不能大,你明白这概念吗?





海毛的跟帖前部分说的很对,理解了还要大量的实践去加深体会。至于后部分说我是拿灯的人,那不敢当,我仅把自己的心得与众人分享而已。
不过我以前在粤北当知青,也真做过拿灯的人,晚上从村子去公社看电影,走田梗路4公里,月黑夜,买不起电池电筒,我便拿着煤油灯在前引路,后面一帮男女知青跟着。

下面我再用几张照片进行分析。
其中三张照片都是从现在吉尼佛栏目置顶的片子里拿下来,一张是我自己拍的。
图7左(甲乙丙拍摄):动态范围很大,所以说白中有白,黑中有黑,层次很丰富,整个灰色的过度很柔,很有写意、温和的感觉。
图7右(林中人家拍摄)动态范围很小,所以背景黑死成一片,甚至叶子的暗部也失去层次,但正因为如此,背景与主体暗部没了影调变化,才衬托出明部的响亮,画面才能高度简洁,主体才会特别吸引我们。

图8左 (海毛拍摄)你自己的作品,色彩变化上较为丰富,或说级数较多,因此质感明显,很自然很真实的感觉。
图8右 (谭小伟拍摄)我几个月前拍的习作,通过后期我让色彩级数很少,色彩的变化细节没了,颜色便显得硬,整个色块便很跳,很夺目,所以画面上的色彩与形状元素很强烈、很抽象。
以上四张片各有艺术特点,都美。利用机器或后期进行技术调整,使我们在艺术表现上得心应手,同时也提高了我们的欣赏鉴别能力,这就是我们要学习理论的意义了。






作者自己做实验自己体会/很有意义。
我再讲点从这角度去购买机器的考虑。
经常一个问题引伸出很多概念:
笫一,以上我讲过一个重要概念,就是高级机动态范围可大可小,低级机只小不能大。艺术上动态范围有大有小,换句话讲,高低级机都可出好作品,但高级机可拍题材广,低级机可拍题材窄。
第二,单纯用于网上看图,质量要求较低,用高级或低级机拍,在网上看差异不大。经常有人问我买什么档次机器好,我肯定先问对方,你究竟啥用途?如果用于上传网、QQ等,随意什么机器都可以,如果用于平面广告、印刷、画册等,那就要高级机,如果大型海报,例如几米以上的户外海报,那就要更高级的120数码或120胶片或更大底片再高精度扫描。
我的推荐意见是:
一般业余爱好者拍片,多用于网上看,就算扩印放大照片,大多也是十来二十来寸之内,这样用一般APS数码单反足够。
高级发烧友、专业者,经济允许可考虑全幅数码单反。
我不推荐小型机,因为最高级的小型机也比不上最低档的单反机,现在的单反机,尼康、佳能这么品牌,机身连中变焦镜头整套才3千多,这比任何的小型机都高级多了。当然,你为了便携灵活而使用小机,则另当别论。



5D贵不少吧。现在很透明的,贵了就相对好点。




你还在钻这牛角尖啊?难为你了。
1.色调: 不是色彩的明暗变化,而是色别。如:红、橙、黄、绿、蓝、紫……等。
2.动态范围: 一段从较黑到较白的影调,一段从更黑到更白的影调,后者为动态范围大。
3.色彩深度:度量色彩的丰富程度。与后期可调性无关。
不是很懂物理的人就算了吧。我无线电出身,我老喜欢从物理、坐标等来理解问题。你不一定学我一样。



这是哪的?



大致对。但术语错误

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

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