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雾里看花分辨率
作者: 来源: 时间:2002-1-11
    到了数码摄影时代,CCD总像素数、有效像素数、真实分辨率........让许多人一头雾水,莫衷一是,本文我们就来解剖一下数码相机的分辨率。


  在胶片时代,相机成像的分辨率可以将镜头分辨率和胶卷分辨率区别对待,无论是镜头还是胶卷,能分辨出每英寸多少黑白线对(LPPI: Line Pairs Per Inch)就是其分辨率,由于大家采用相同的测试和表述方法,不同产品相互比较也很简单,可是到了数码时代,CCD总像素数、有效像素数、真实分辨率........让许多人一头雾水,莫衷一是,这里我们就来解剖一下数码相机的分辨率。

  在谈论数码相机的分辨率之前,首先要说说什么是像素。数码照片是以数字化图像文件的形式存在的,这是一种非矢量图像文件,是将图像分割成按一定顺序排列组合的点,再以不同数值来表示每一个点的色彩、亮度,记录成数据文件的,每一个有确定色彩、亮度的点就称为一个像素(Pixel)。在输出到摸得到的物理介质(显示在荧光屏上或打印到纸张上)上之前,像素是没有物理尺寸的。一幅数码图像的色彩的精度取决于表示每个点色彩所用的数字的位数,而对细节的表现能力,也就是分辨率则取决于它所被分割成的点(像素)的多少。像素越多,分辨率越高,反之分辨率越低。以下图所示的人物眼睛特写为例,如果以148x84像素来表示,一棵棵眼睫毛清晰可辨,眼睛、皮肤的过渡很平滑,质感很好,但如果长宽方向分割的点数都减少为原来的四分之一,就丢失了原来的许多细节,睫毛变成了一抹阴影,皮肤也变成不连续的色块。如果用黑白相间的栅格来显示文本,更可以清楚地看出不同分辨率的区别:

148x84像素 37x21像素

  数码相机成像时一幅数码图像像素数的多少取决于相机成像器件(主要是CCD)感光单元数的多少,而且除富士的超级CCD之外,这两个数字基本相同,因此人们常常将数码相机成像像素数等等同于感光器件的感光单元数。在数码相机诞生之初,成像器件的集成度比较低,每块CCD芯片上只有几十万个感光单元,极大地限制了数码相机的表现力,感光单元的多少成了提高数码相机分辨能力的瓶颈,所以常常以数码相机感光器件上感光单元数来反映数码相机的分辨率,甚至这个数字本身就决定了数码相机的档次。

  事实上,由于数码成像的特殊过程,并不是成像器件上每一个感光单元都最终参与成像,而且佳能PowerShot Pro90等高光学变焦比的数码相机,只利用了其334万感光单元的CCD中央的区域,CCD感光单元数并不能反映数码相机的真实细节再现能力,因此,人们又提出了“有效像素数”的概念。有效像素常常以相机所拍摄数码照片的实际像素数来计算,仍以佳能PowerShot Pro90为例,当它以最高分辨率成像时,所拍摄的数码照片的像素数为1856×1392(约258万),这就是其有效像素数。事实上“有效像素数”已经脱离了成像器件感光单元数的物理概念,更为真实地反映了图像本身,也就更为可信。

横向分辨率

  然而,数码相机的分辨率不仅仅受制于其成像像素的多少,由于镜头光学性能、成像器件光电性能、软件计算方法等多方面因素的制约,数码相机的实际分辨率和像素数是完全不同的概念,这才是我们所要真正关心的,也是本文讨论的重点。所谓“实际分辨率”,就是数码相机对图像细节的真实表现能力,量化表示就是指以标准测试方法拍摄标准分辨率样板所测试得到的分辨率,目前测试数码相机实际分辨率的国际标准是ISO 12233分辨率测试标板及测试方法,该标准由国际标准化组织制订,本站数码相机测评所采用的正是这一标准。这一标准所使用的标板是特殊设计、精心制作的一组图案,用来测试数码相机成像各部位的分辨能力,其中最重要的就是数码相机的横向和纵向分辨率。

  横向分辨率和纵向分辨率通过两组逐渐收缩的线条图案来测试,前文已经提到,在输出成具体的物理图像之前,数码图像并没有具体的尺寸,所以其分辨率也无法换算成以英寸或毫米表示的数据,标准中以每图高多少线(LPH)来表示。读数以能够清楚区分黑白线条部位的刻度为准,最终结果为 刻度数字 x 100 LPH,例如下图一般判读为 14.1 x 100=1410 LPH。虽然也有软件可以自动读数,但由于软件读数会受到图像整体亮度、对比度的影响,软件读出的看似精确的读数未必可信,一般认为读数误差在±10 LPH 都是正常的,所以如果两款相机的分辨率相差不到 20LPH 应该说两者是在同一个档次,单单在分辨率方面没有高下之分。

纵向分辨率

  与评价镜头和胶卷分辨率的每英寸多少“线对”不同,LPH是每图高多少“线”,黑线和白线都各是一“线”,因至少一排像素点才能表现出一条线来,而且由我们的测试结果来看,同一相机的分辨率差异大的是图像中心与边缘,横向和纵向分辨率的差别并不大,考虑到绝大多数数码相机所拍摄图像的宽高比均为4:3,若非要换算出多少像素来我们也可以归纳出一个公式,像素数 p = LPH2 x 4/3 ,由此,我们可以算出一个可比的以多少像素为单位的“真实分辨率”来,按照这个公式,我们可以为近期测评过的几款数码相机计算出各自的“真实分辨率”。需要说明的是,这种换算只是为了说明问题,给大家一个感性认识,换算本身是不科学的,因为换算的前提之一是每两个像素恰好能表现相邻的一组黑白线对,前提之二是图像各部位的分辨率相同,而这两种假设事实上都是不完全成立的,分辨率的真实反映就是LPH值本身,所以我们在测评报告中并不作这种换算:

型号 P_CCD 有效像素数 LPH*


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