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小薑雜談:百萬畫素的迷思

Andy Yang
2008 年 9 月 29 日, 中午 12:00
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數位相機的畫素數,在科技界是個很有趣的東西 -- 大家都知道畫素高的比較好,但很少有人知道好是好在哪裡,好多少,或甚至自已用不用得到。反正一台寫著 8mp,一台寫著 10mp,那就拿 10mp 的那台就對了。小薑在這裡做了兩張圖,協助大家將 mp 數換算成真實世界的大小比較。上面藍線的部份代表了一般消費型數位相機(長寬比 4:3),下面紅色的是數位單眼相機(長寬比 3:2)。圖上的框框大小是真實大小的 1/10。

畫素數代表什麼意義?最簡單的解釋方式,就是將長和寬兩個數字乘在一起,就是這塊感光器有多少畫素了。舉例來說,1280x960 是 1228800,那我們就簡稱它為 130 萬畫素,或 1.3 百萬畫素。在「理論上」,用愈多畫素來表示一張圖,那自然就可以表現出愈多的細節,或是印出愈大張的照片,而不會看到顆粒或鋸齒。這也是一般人認定為什麼畫素數愈高愈好的主要原因。

但是...

這種說法,只適用於一兩百畫素的那個年代。在圖中小薑放入了 6"x4" 照片以 300PPI 列印時的大小參考,300PPI 大約是一般人用正常的距離看照片時,不會覺得有顆粒的相片列印解析度。在這種解析度下,其實 3mp 的相機就綽綽有餘了。就算是再高一倍的解析度 -- 600PPI 好了,那也是8mp 左右就能搞定了,根本沒有用到更高解析度的理由。在電腦上看呢?Full HD(1920x1080)的螢幕,要拿來看 3mp 的照片(2048x1536)還要縮呢!

高畫素還有另外兩個衍生性的問題。第一個是雜訊:為了維持相機體型的嬌小,在畫素增加的同時,是很難同時將感光器放大的,因此唯一的解決方式就是將感光器上的每個畫素做得更小,讓同樣大小的感光器上可以塞更多的畫素進去。每個畫素都變小了,但整體接收到的光量卻沒什麼改變,直接的結果就是每個畫素分到的光量也跟著變少。為了維持和原來一樣的亮度,工程師只能加強訊號,但訊號加強的同時,雜訊卻也被加強了。為了再把雜訊壓制下去,影像處理晶片必須將照片做一些模糊處理,而模糊處理的結果 -- 很諷刺的 -- 就是解析度下降。所以繞到最後,我們經常會發現 10mp 的相機和 12mp 的相機實際解析度相差不遠的情況,也就是說,你直接把 10mp 的相機用 Photoshop 放大到 12mp 大小,就是 12mp 相機拍出來的照片了 orz。

第二個衍生性的問題是鏡頭。鏡頭的設計和製作是一門很高難度的學問,特別是現代數位照相機的鏡頭都小小的一點點,可是動不動就五倍十倍變焦、28mm 起跳的,其實已經將鏡頭差不多推到極限了。在這種情況下,鏡頭難免會有些光學上的失誤,像是紫邊、邊角模糊之類的,而高畫素只表示這些小問題會被看得一清二楚而已。更有甚者,最近已經有一些案例,似乎感光器的解析度已經超過鏡頭的解像力了。這種情況發生的話,畫素數再高也沒有用,因為只看得見鏡頭的爛啊!

數位單眼相機之所以在畫質表現上高出消費型相機甚多,主要原因也就在感光器的大小上。以現代消費機而言,感光器對角線長 1/2.3" (8mm)都算是大的了,但全幅的數位單眼相機感光器對角線長達 35mm,自然就可以避開許多雜訊的問題,讓相同畫素數的數位單眼相機實際解析度常常高於消費型相機。同時單眼相機在鏡頭上多少比較有選擇,即使感光器解像力高於鏡頭(Canon 450D 的解像力就高於 Kit 鏡),但至少不管怎樣都還有買更好的鏡頭來換的可能。

最後,抱怨是這樣抱怨,但要改變是不太可能的。即使我們都希望消費機中能出現大約 1/1.7"、6mp 左右的感光器,但依目前的態勢,在可預見的未來畫素大戰繼續持續下去了。只是希望大家以後在選購消費型數位相機時,直接跳過畫素這一項,看其他的規格符不符合自已的需求吧!

p.s. 慶祝小薑在癮科技的第 2000 篇文章!