像素？畫質？

kaka1228

像素？畫質？

最近某2大手G品牌推出新手G，各大討論區在爭論2者之間拍攝工能，
大多爭論在於像素，當然畫素越高，細節越多，但另外一個變動因素就是感光元件大小，
在追高相素相機的時代是數位相機剛開始普及的前5年，
最早出來比外消費級的數位相機多是在200~300萬畫素，
隨後開始500、800、1000、1200的往上殺，
但差不多到了一定數值時，似乎也就穩定在那個階段了，
現在許多最高階單反相機也差不多就在1600~2000左右，
畫素大等於拍出來的相片大，也等於放大檢視時顆粒狀況比較沒這麼明顯
但平常看圖片時真有需要放大這麼多倍來看嗎？
雖然現在很少人在洗相片，但以200DPI的一般解晰來洗4X6的照片，只需要96萬畫素就可以了，
而高畫質的300DPI相片也只需要216萬畫素，
今天就算要用家裡FULL HD的螢幕來看全畫面照片，最低也只需要207萬畫素就行了。

註：這篇文章只談談感光元件、像素、畫質，不是爭論那家手G糸統比較好，
如要爭論請到手G版。
http://141hongkong.com/forum-72-1.html

kaka1228

感光元件規格、像素、畫質 綜合概論與認識



一、前言

    本篇聊攝影，幫大家一次好好的整理二個有關相機規格、技術的名詞，
即是「感光元件」與「畫素」之間的關係，在照片中到底影響我們什麼層面。

      底下的文章我們會這麼來談，首先介紹相機中最重要的元件之一 「感光元件」 究竟是個什麼樣的東西?
又有何重要功能與地位，其次再介紹相機「畫素」 是什麼，畫素在照片中又是什麼功能?

      當談完這兩個後，再進一步談這兩者之間的交互關係可能是什麼，
來讓大家簡單了解一個單純的觀念「畫素 ≠畫質」這個觀念。

二、先了解感光元件

1. 感光元件的功用


買相機不免過目一下規格，一點發現零零總總幾十條細項看的眼花撩亂，
實在不曉得這些 “規格”與我們 “需求” 之間關係在哪裡? 這就我們買相機最麻煩的地方，
所以不斷爬文來了解規格的意義，再思考我們的需求，可能是什麼樣的規格能滿足。

正因為我們常不了解規格的意義，也不易說清楚我們的需求，所以賀禎才會寫這一篇文章，
除了幫你介紹「規格」的意義，再幫你找出你的需求會是什麼，這篇文章就是在做這件事情，
但相機規格實在太多，不如就先從一台相機最重要的元件之一「感光元件」開始介紹，
即是上圖表格裡頭寫著「影像感應器」這個規格 (底下皆稱作感光元件)。


「感光元件」的用途很簡單，將來自鏡頭透進來的光線，轉化成 0101001...等數位訊號，如
此才能將這些 01 數位訊號加以處理成電腦上可以看到的照片，這個過程稱為 「A / D」 轉換，
即是 類比 (Analog) 轉成數位 (Digital) 的過程。

2. 了解感光元件規格與差別


既然我們了解感光元件的功能，我們進一步來認識，感光元件其實也有分許多規格，
上圖是市面上常見到的規格。 藍色圖示代表我們習慣稱的「單眼相機」感光元件，
而黃色圖示為類單眼或是傻瓜相機感光元件，每個圖示裡頭有包含二個資訊，一為黑色字樣，
標示了該感光元件的規格名詞 (如APS-C、M4/3) ，
以及紅字代表感光元件真實的大小 (單位為 mm)。
至於感光元件大小差別，我們可以從一個最常比較的測試基準，
來感受出在拍照中的差別 – 高感光度 ISO 表現，
這項標準最容易、也最直覺讓每個人透過照片中感受的出來。


上圖則是比較不同面積大小感光元件，在夜間拍攝實際上的差別。
我們先看左側夜景圖，在夜拍時我們為了讓照片足夠明亮，所以使用了高感光度 ISO 3200，
雖然提昇了亮度，但付出的代價是讓照片更加粗糙 (即是常聽到的 雜訊 noise) ，
感光元件越大，所產生的雜訊也相對較低，在細節表現上越是漂亮，如上圖右側的裁切圖，
一眼就能感受節不同大小尺吋感光元件，在夜拍高感光度 ISO 3200 在照片中的差別。
換句話說，若想要在夜間或昏暗不明的場合下拍的越是明亮、清楚，
選擇感光元件面積較大的相機，是有長足且明顯的改進。

三、再了解相機「畫素 Pixels」

1. 了解畫素 Pixels 基本定義


所謂的畫素 (Pixels) 指的是一張數位照片最小組成單位，
上圖可以看的出來一張照片不斷放大、再放大後的結果，
一張照片我們單看圖 06-A 是看不出來像素 Pixels 長什麼樣子，
當我們放大至原圖 65% 左右來到了圖 06-B ，
照片依舊十分清晰，兩隻蜜蜂十分清楚了。

當我們持續放大至原圖 1200% (也就是 12倍大) 來到了 06-C ，
發現蜜蜂照片已經出現了雜點、不清晰的感覺，最後放大至 3200% 來到了圖 06-D ，
我們則看到原來蜜蜂的眼睛，是由一格、一格不同顏色的像素所組成，
這就是數位照片最基本組合單位畫素 (Pixels)。


當我們說 “XXX畫素”，我們指的是一張數位照片實際大小，「面積」最大為何，
如上圖可以簡單解釋，長邊一共有 4608 Pixels ，短寬為 3072 Pixels ，
兩者相乘即是 4608 x 3072 = 1410萬像素，
代表這張照片總共約為 1410 萬個像素組成的大小。


基本上我們看數位相機最大畫素，只要了解這台相機最大能幫我們輸出多大張的照片而已，
與畫質並無完全、單一、直接的關係，我們可以以圖08想像一下，
去買咖啡選擇你要杯子大小，裡頭的咖啡喝起來基本上是一樣的，
千萬別以為畫素越大，畫質就越漂亮。

2. 畫素實際觀賞差別


既然了解畫素 Pixels 為照片最基本的組成單位，接著我們來了解實際使用的差別。
上圖 09-A 則是 1800 萬畫素照片，若將縮小至 800萬畫素，並加以裁切比較，
則成為圖 09-B ，我們可以發現若較小畫素 (面積) 數位照片裁切中間停車場照片，
低畫素的照片放大看明顯感受到一格、一格馬賽克的感覺，
而高畫素 1800 萬原圖同樣裁切成為圖 09-C ，照片仍十分精細。


同樣的我們再來比較不同像素面積的照片，上圖 10 一共有三種不同像素大小照片，
我們再來放大來比較差別。


在相同構圖比較下，較高畫素面積數位照片，的確是能表現較多細節，
此時小畫素照片就顯得十分模糊、不清，但相對高畫素照片檔案大小也大上不少，
這點也要加以考慮。

四、感光元件與畫素

1. 畫素與畫質

看到這裡我們了解像素只是代表照片記錄單位與數位照片面積，接著我們來談談，
如果二台相機都是 1000 萬像素，如果是用不同大小感光元件來記錄的話，畫面表現會一樣嗎?
或許有助於解決一個常聽到的迷思「畫素 = 畫質嗎?」。


不同相機，比例與構圖稍有差異，但皆為 1000萬 畫素大小
上圖 13 則是採用二台不同相機，同樣是 1000 萬畫素照片局部來比較 (也就是照片面積一樣大)，
左側為 1/1.7”規格大小感光元件相機所拍出來的照片裁切，
右側為 APS-C 規格大小感光元件所拍出來的照片裁切，一比十分明顯的發現，
同是 1000 萬畫素照片 (代表照片實際大小是一樣的) 裡頭的細節差上非常多，
這也呼應了「畫素 ≠ 畫質」，這究竟是怎麼一回事呢?

2. 像素受光面積比


我們了解感光元件是記錄光線，將類比光線轉化成數位訊號，而畫素是記錄照片大小的單位，
接下來是，如果同是1000萬畫素，放進二個不同規格大小感光元件，照片細節會不同嗎?
從圖 12 的例子我們也知道會差別，但產生這層差別原因為何? 上圖 13 簡單的示意，
如果 1000 萬個格子，塞進不同大小感光元件，我們可以用下圖來進一步簡化一些。


我們不可能將 1000 萬個格子給畫出來，我們就稍微簡化有個概念就好。
上圖 14 代表一感光元件，裡頭塞滿了許多像素來記錄一張照片，最後輸出成一張數位照片。


以圖 12 例子來說，我們同樣採用 1000 萬畫素記錄，同時用不同二個尺吋感光元件來記錄，
其概念就像上圖 15 一樣，感光元件大小不同，但記錄的像素皆為 1000 萬像素。


接著，我們再把每一個像素獨立挑出來比較其面積大小，我們不難看出來，
若同是記錄 1000 萬像素面積的數位照片，若感光元件越，每一個像素單位面積也隨之越大，
受光面積也越大，品質自然會比較好一些，同時也能避免各種像素之間彼此干擾的各種狀況
(雜訊就是其中一個例子)。


我們可以再簡化一下剛剛的觀念。 上圖 17 是二個不同規格大小感光元件，同樣是記錄 9 像素，
左側較大感光元系，每一個像素面積較大，受光照射的面積較高，且像素之間的距離也較大，
較不易產生各種干擾。  反之右側較小感光元件，同樣記錄 9 像素，不但每一像素受光面積較小外，
像素間距也十分緊臨，很容受到各種可能的干擾影響畫質，最明顯的就是照片中的雜訊。

五。總結



上圖為 htc 於 2/19 日發表 The New One ，介紹其照相品質時所用的圖片，
該圖意思是新款 htc 手機為了提昇畫質做了二件事，其一是加大了感光元件面積，
其二為降低手機畫素至 400 萬畫素，目的是為了加大每一個畫素的受光面積。

圖中有二個方塊，上面較小的方塊 (邊長為 14um) 為一般市售 800萬畫素照相手機裡像素面積大小，
下頭為 The New One 每一個像素受光面積，宣稱增大面積，可以提昇受光率 300%，
由於感光元件變大與降低畫素，最後結果使得每一像素受光面積增加，
如此看來是可以期待手機照相品質是能提昇。

但這個「品質」得要說清楚，畫素降低代表能記錄的細節也會減少，
從圖 06 – 11 不斷的說明畫素與細節之間的關係，雖然還沒有親自嚐試該手機，
不過也能預期，The New One 照片不會很大張，放大後細節也會相對較少，
但卻可以期待的幾點是受光面積變大，微光、昏暗場合會拍的比其他手機明亮許多，
同時也較飽和的色彩表現，這些是額外的好處。

這也是許多人會不斷提到「像素密度」與畫質之間的關系。相同感光元件大小，像素少些，
畫質是會相對提昇，但這兩者之間的變數，絕非我們三言兩語就能道盡，
牽涉到許多其他周邊變數 (如製程、科技、技術的變化與進步)，且電子產品日新月異，
現在 2400 萬的 APS-C 感光元件，與五年後的 2400 萬 APSC 感光元件，
也相信未來能有著更多的進步。

講到這裡以 HTC 手機作結尾的例子，本篇只想單純分享幾個觀念，感光元件的功能、像素的差別，以
及感光元件與像素搭配產生的「像素密度」的觀念，這些在照片中影響在哪裡，又該如何看出差別。
記得，本篇僅就簡單觀念做介紹，現實生活中那些觀念可是非常艱深的工程科技，
絕非本文三言兩語就介紹清楚，至少下次大家再看到相關字詞時，心中有個簡單的了解即可，
本篇到這裡告一個段落。

kaka1228

                               
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HKOXSEX

相片質素 原來有咁多因素

waiking

二千萬像夠啦

lomei

像素有咁大用咁大啦

wayneshiu

其實呢D從來我都唔關注~~影像~~個意境到就得啦~~追求藝術~~

BECKHAM2

waiking 發表於 2014-9-19 08:30

                               
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二千萬像夠啦

部D4未達標喎, 幾時左佢?

BECKHAM2

回復 kaka1228 #2 的帖子

里篇野寫得好亂, 且有誤點.

"相同感光元件大小，像素少些，畫質是會相對提昇"
不全對!
在低光,用高ISO時, 上述陳述才對.
在夠光,用低ISO時, 象素多些, 是對畫質提升的.
以同是N記Fx的 16MP D4 vs 36MP D800 比:
ISO1600以下, D800 win
ISO1600以上, D4 win

kingkong_hk

kaka1228 發表於 2014-9-19 07:12

                               
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沖相唔駛用高像素, 但係出4K TV要求800幾萬, 出8K TV就3千幾萬

講到SENSOR, 以現有技術, 像素/平方吋比率, 密度越高越難控雜訊, 另外仲有感光元件排列方式, RGB重疊排列比RGGB分散排列優勝

waiking

BECKHAM2 發表於 2014-9-19 16:15

                               
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部D4未達標喎, 幾時左佢?

D4 同 D4S 都係 1680 萬像，其實影運動己經好足夠啦，綽綽有餘，再大盞拖慢晒

BECKHAM2

回復 kingkong_hk #10 的帖子

RGB重疊排列比RGGB分散排列優勝

又唔絕對係喎, 系有得有失.
重疊排列可以避免插值誤差, 使影象更清晰; 代價是吸光效率大降, 可用ISO大降

kingkong_hk

BECKHAM2 發表於 2014-9-19 19:02

                               
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回復 kingkong_hk #10 的帖子

用舊時3ccd技術可能掂

TKLOHK

資料極之詳細！原來相片質素有咁多因素，感光元件的功能、像素的差別，以
及感光元件與像素搭配產生的「像素密度」的觀念。 Thank you C hing

cc489

如以上所說，在一般情況，是感光越大，像素越多越好。但在一些情況，如夜間拍攝，就降低像素，以豐富每像素內容。多謝分享

Narhhy

very good info

hkmessi123

唔講唔知，又學到嘢！