科技趨勢

數碼相機並非像素越高越好

 

前段時間一個顧客來買佳能G11,因為G11是1000萬像素,於是他問到G11不是G10的升級版嗎,為什麼G10是1470萬像素,而G11卻只有1000萬像素。其實這種疑問不只是存在普通消費者的思想中,相當一部分的專業人士和影像從事人員都有這樣的疑問,疑惑甚至是誤解。
 
在這裡我想說明一點,那就是——數碼相機並非像素越高越好。
 
買相機時,很多零售商會告訴你,相機的價值是用像素來衡量的。但像素高真的代表圖像質量更好嗎?美國提供相機使用竅門的網站photojojo.com負責人阿密特•古普塔說,像素高並不等於圖像質量更好。
 
為了不斷降低相機尺寸,製造商會將極其微小的圖像感測器嵌入傻瓜相機。如果在不增加尺寸的情況下提高像素,同樣尺寸的感測器就必須承擔更多工作。超負荷運轉的感測器因此失去了精確度,在光線不好的環境下容易出現小斑點或奇怪的色彩。古普塔認為,購買1200萬像素以上的相機前,應三思而後行。他說:“600萬像素的相機基本上可以滿足普通人的拍攝需要。
 
近年來,從數碼相機的核心部件——圖像感測器的發展趨勢上看,僅有佳能、柯達、尼康設計的少數幾款數碼單反相機,在CMOS技術上,有了一些突破。而用於消費類數碼相機(包括消費類旗艦)的CCD技術,並沒有什麼明顯的進展,在畫質方面更是乏善可陳。為了吸引消費者,數碼相機廠商往往在像素數的大小、焦距的長短等方面大做文章,致使很多消費者在選購數碼相機時,產生一些模糊的、甚至是錯誤的觀念。
 
像素大戰之緣起:
我發現,很多朋友購買數碼相機時,脫口而出的問題就是:這款相機是多少萬像素的?的確,像素數的大小是一個非常直觀的技術參數,小學生也可以輕而易舉地計算出:600萬比500萬多100萬。所以,數碼相機廠商大都把像素數作為一個重要的賣點。我有一位朋友,有一台索尼500萬像素的F717,我對他說:這台相機畫質不錯,500萬像素也足夠用了。他立刻糾正我說:F717是600萬像素,並不“過時”。看來,像素數的重要性,已經深深的刻在消費者的頭腦之中,並誤以為像素數是判定數碼相機檔次、質量的首要因素,似乎高像素的數碼相機,就必然會得到高品質的拍攝效果。
 
看一看前段時間Photokina大展推出的最新數碼相機,一個明顯的趨勢就是“高像素”。在一年多以前,大多數業內人士認為:未來主流數碼相機的像素數,將會定位在3000萬-4000萬。而如今,大部分一線廠商已經將自己的主流型號產品定位在1200-1600萬,甚至是1800-2500萬像素。比如近期推出的佳能S90、500D、50D、5DMARK2、1DSMARK3、尼康D5000、D700、D3X以及數款1500萬像素以上的消費類旗艦。
 
前一段時間,有一位“專家”在互聯網發表文章說,數碼相機是數字產品,其晶元(CCD)與電腦的CPU類似,也符合摩爾定律。電腦CPU是286、386、486……速度越快越好;數碼相機像素是2百萬、3百萬、4百萬……像素越高越好。這個比喻極不恰當,並有一個概念上的錯誤。CCD(CMOS)是感光元件,它的作用是生成(捕捉)圖像信息,將光信號傳換為電信號,CCD所獲取的原始信號,仍然是模擬信號,而不是數字信號,CCD與CPU不同,它並不進行數據運算、處理,數碼相機中與CPU功能相似的晶元是圖像處理器,不是CCD。
 
電腦CPU的作用是運算,是數據處理,速度當然是越快越好。而像素數則與速度無關,高像素意味著更高的信息量、更大的輸出幅面。問題在於:像素數並非越高越好。筆者曾長期從事平面設計工作,我認為,不同的消費群體對像素數的需求都有一個上限,根據我的經驗,按不同需求(解析度、輸出幅面大小),像素數可分為4類:
 
1) 以娛樂、旅遊、記錄生活場景為目的的普通消費者,600-1000萬像素綽綽有餘。
2) 攝影愛好者、發燒友、雜誌平面設計人員,新聞、體育攝影記者,800-1200萬像素也足夠用了。
3) 高級發燒友、專業攝影師則需要1200-1800萬像素。
4) 極少數大型廣告攝影師,需要2200-3300萬以上像素的數碼後背。
數碼相機廠商、某些新聞媒體、專家,將電腦與數碼相機、CPU與CCD、速度與數據量、CCD與圖像處理器混為一談,在像素大戰中推波助瀾,並非出於無知,這個舉動其實是一個營銷策略,其中蘊含著著巨大的商業利益。
 
在膠片相機時代,一台相機使用十幾年、幾十年並不稀奇。很多膠片攝影愛好者、發燒友,至今仍在使用尼康在上個世紀七十年代推出的單反相機FM2,八十年代初推出的F3。
 
數碼相機用CCD取代了膠片,獲得了“數字產品”這個時髦的頭銜,從而使數碼相機廠商、新聞傳媒得到了某種靈感,它們故意將電腦與數碼相機、CPU與CCD扯在一起。我們知道,電腦用幾年就“過時”了,軟體升級了,速度慢了,要不斷更新換代。數碼相機廠商當然希望數碼相機像電腦一樣,頻繁“升級”,不斷“棄舊圖新”,更新換代,以獲取更大的利潤。這就是數碼相機廠商熱衷於像素大戰的真正原因。
 
像素數與解析度:
很多數碼相機愛好者,都把數碼相機CCD的解析度、圖像解析度(ppi)與照相機可視解析度(LW/PH),這三個完全不同的概念混淆在一起。
 
大多數人的看法是:數碼相機的像素數愈高,它所拍攝出來的照片(圖像)的解析度愈高,這其實是一個誤解。
 
數碼相機CCD的解析度(像素數),描述的是數碼相機的最高物理解析度,換一句話說,就是數碼相機所具有的感光單元的數量,它所生成的像素的總量。這個技術指標與圖像解析度(ppi)的含義不同,圖像解析度專用於描述數字影圖像(照片),它是指在1英寸內像素密集的程度。
 
這些枯燥的專業術語的確有點費解,從理論上講,數碼相機的像素數的高低,與它所拍攝的數字影像分辯率的高低,並沒有直接關係。一台1800萬像素數所拍攝的照片,不一定比1200萬像素數碼相機拍攝的照片的圖像解析度(ppi)高。
 
如果圖像解析度不變,數碼相機的像素數與輸出幅面尺寸成正比,像素數愈高,輸出的照片尺寸愈大。但是,不同的消費群體,對照片輸出幅面尺寸的需求不同,都有一個上限。例如:如果你列印的照片從未超過《家電大視野》封面尺寸(21*27.5cm),400萬像素就夠用了,而你卻買了一台800萬像素的數碼相機,那麼,你大約“浪費”了400萬像素。
 
如果輸出幅面尺寸不變,數碼相機的像素數愈高,圖像解析度愈高。但是,不同的消費群體,對圖像解析度的需求也不同,也有一個上限,並非愈高愈好。大部分消費者都用彩色印表機輸出,或數碼沖擴,圖像解析度在150-200ppi,即可達到150-200dpi的輸出效果。150-200dpi的效果,與傳統彩色膠片沖印的視覺效果基本相同。
 
某些攝影愛好者、發燒友需要給雜誌投稿,解析度為200ppi左右也基本夠用了,300 ppi即可達到最佳印刷效果。因為絕大多數的彩色印刷品的解析度僅為150lpi。總之,無論採用何種輸出方式,無論是列印、沖擴還是印刷,輸出設備所需要的解析度,也有一個上限。我在上文中提到的4類像素數,完全可以滿足我們的需要。(註:dpi與lpi都是描述解析度的專業術語,dpi用於描述印表機,lpi用於描述印刷品,它們的含義雖然不同,但如果數值相同,視覺效果也大致相同。所以,很多資深的平面設計師也把它們混為一談。)
 
從應用的角度來看,拍攝高像素的照片帶來的最直接的問題就是存儲卡存儲不夠,一張2100萬像素照片的RAW文件需要佔用24MB左右的空間,而一張普通的存儲卡,每秒只能傳輸30MB,所以在拍攝體育攝影等高速連拍的時候,高像素相機也會帶來麻煩,針對這一點,佳能7D 1D4這些專門用於高速連拍的相機也不得不降低像素和縮小CCD(CMOS)面積來降低圖片容量。甚至佳能尼康旗艦機皇為了緩解這些問題不得不提供雙卡甚至三卡插槽。
 
3 專業攝影人士更不應該一味追求高像素,相機從發明出來到今天的170多年裡,真正改變只有成像元件,也就是膠片變成了電子感光元件,其他部件,如相機鏡頭包括成像原理沒有發生本質變化。而真正影響成像質量的只是鏡頭和感光元件,所以在一味追求高像素的同時更不能忽略的是鏡頭的解像力和感光元件CCD的尺寸和成像能力。
 
盲目追求高像素,不必要的“升級”而導致的一個普遍現象是:高像素,低設置。我認識的很多朋友,都購買了800萬或1000萬像素的數碼相機,但他們在使用時,卻常常將解析度設置為2272×1704(400萬像素)或2048×1536(300萬像素),最高解析度的設置,基本上被棄置不用。雖然800萬像素數碼相機所拍攝的的圖像文件,可以沖擴像北京晚報一樣大的照片,但沖印價格太高。況且,這樣大的照片,只適合在攝影展覽上使用。
 
照相機可視解析度(LW/PH):
選購數碼相機主要靠眼睛看,俗話說,眼見為實,耳聽為虛。把幾部數碼相機拍攝的樣片擺在一起,它們的清晰度、銳度的差異一目了然。為了將這種用眼睛觀察的方法標準化(量化),人們又引入了一個照相機可視解析度(LW/PH)的概念,用以測試照相機的成像能力。對選購數碼相機而言,這是一個非常重要技術參數。
 
國內外很多著名的攝影雜誌所提供的大量測試數據證明,高像素的數碼相機的可視解析度(LW/PH)不一定高,影響LW/PH數值的主要因素,不是CCD像素數的高低,而是CCD的質量。大部分6百萬像素數碼單反相機的可視解析度(LW/PH),與8百萬像素的數碼旗艦大致相同。例如:佳能的EOS300D(6百萬像素)與索尼F828(8百萬像素)的可視解析度非常接近,大約為1550LW/PH。
 
各類雜誌發布的數碼相機的可視解析度測試結果,受到攝影愛好者的關注,並將這個數據,作為比較與選購數碼相機的重要參數。近來,像素大戰愈演愈烈,數碼相機可視解析度的測試,也有一轟而起的趨勢。很多人以為,只要購入國際標準ISO12233測試標板,就可以輕而易舉地進行數碼相機可視解析度檢測。我要提醒讀者注意,目前各類媒體上發布的測試結果非常混亂,除了少數幾本專業攝影雜誌,大部分雜誌的所謂“測試數據”不僅沒有參考價值,在客觀上還會起到誤導讀者的作用。
 
以尼康平價單反D70為例,同樣配原廠的AF-S DX Nikkor ED 18-70mm f/3.5-4.5G鏡頭,日本《日本攝影》雜誌測試最高解析度為1450 LW/PH(水平線、中心)。令人感到費解的是,國內很多時尚雜誌的測試數據卻各不相同,都比《日本攝影》高,最高的竟達1680 LW/PH!為什麼會有這樣令人震奮的、五花八門的“測試結果”呢?是因為日本人太謙虛,還是因為我們的測試人員視力更佳?
 
我認為,之所以產生這樣複雜的“測試結果”,有三個原因:
1) 使用國際標準ISO12233測試標板,對拍攝條件有嚴格規定,對照度、拍攝距離、曝光、對焦、變焦位置、白平衡等等也有嚴格的要求,而國內絕大多數媒體都不具備上述條件。
2) 測試標板判讀方法有三種,照片輸出判讀,用電腦監視器判讀和專用軟體判讀,其中軟體判讀精度最高,最準確,而國內媒體普遍使用的仍然是電腦監視器目視判讀(放大倍數任意)。
3) 最重要的是,要對數碼相機進行正確的檢測與精確的判讀,測試人員必須經過專業培訓,因為目視判讀的讀數會受到測試者心理和生理差異的影響,經培訓的測試人員,解析度重複判讀精度可控制在正負50 LW/PH以內。
可以想見,如果由專業人員測試,就不會出現尼康D70最高解析度為1680 LW/PH這樣令人吃驚的“測試結果”了。
 
像素數與畫質:
另一個極為流行的觀點是:數碼相機的像素數愈高,它所拍攝出來的照片畫質愈好,影調更加豐富、細膩,這個觀點也是錯誤的。
 
像素的高低不能決定照片品質。影響畫質的因素其實很多,從器材上看,影響成像品質的主要因素就是鏡頭,其次是CCD與機身。從性能上講,影響數碼相機畫質的4大因素為解析度、雜訊、動態範圍與色彩還原。像素數與解析度的關係,上文已詳細論證,下面,再談一談像素的高低對雜訊、動態範圍與色彩還原的影響。
 
目前,絕大多數數碼相機都採用CCD作圖像感測器。其實,CCD並不是一種新型的高科技產品,大約在上個世紀80年代,它就作為光敏元件被用在膠片相機的AF(自動對焦)系統上,雖然技術含量並不太高,但對生產工藝卻有極高的要求,成品率低是導致其價格昂貴的主要原因,CCD尺寸愈大,成品愈率低,價格愈高。如果從傳統晶元製造工藝的角度來考慮,應該是晶元面積越小,集成度越高越好。但是,CCD(或CMOS)並不是普通的晶元,而是被用來取代傳統膠片的晶元。儘管圖像感測器與銀鹽膠捲的成像方式不同,CCD(CMOS)仍然具備它的老前輩銀鹽膠捲的一些特性:成像面積越小,解析度越低,感光單元(單個像素)面積越小,動態範圍越窄,雜訊越大。
 
當人們為每提高一個百萬級像素歡欣雀躍的時候,往往容易忽略CCD的尺寸這個重要因素。假如CCD的尺寸不變,像素數愈高,單個像素的面積愈小,畫質愈差。遺憾的是,為了提高像素數而不增加成本,數碼相機廠商在消費類產品上普遍採取的辦法是:縮小單個像素的面積,增加像素的密度。最典型的例子就是索尼的F717與F828,F717為500萬像素,“升級”為800萬像素的F828,CCD的面積不變,仍為2/3英寸,像素的密度增加,單個像素的面積減小,與F717相比,像素“升級”了,畫質卻略有下降,雜訊加大,紫邊更明顯,動態範圍更窄,“祖母綠”也無濟於事。
 
所以對於135數碼相機而言,不增加CCD面積,只一味增加像素沒有什麼實際意義,像素點小了,鏡頭還是那隻鏡頭,解像力沒有得到提高,往往帶來的不是影像質量的提高,甚至可能是下降。所以佳能G11吸取G10的教訓,為了提高影像質量,不得不降低了470萬像素。同時可以看出,數碼後背在提高像素的同時也在增加CCD的面積,原因很簡單,數碼後背是可以接在120和大畫幅座機上的,CCD面積上升空間還很大,而且數碼後背單個像素的面積遠大於135數碼相機的單個像素麵積,再加上蔡司仙娜龍等120大畫幅經典鏡頭,所以即使1100萬數碼後背成像質量也遠在單反2500萬像素數之上也是理所當然的。
 
結論:
1 愈演愈烈的像素大戰,是數碼相機廠商的一種營銷策略。數碼相機不是電腦,消費者應量體裁衣,不應盲目求高像素,盲目跟風,“升級”。
 
2 像素數的高低與圖像解析度的高低沒有直接關係,高像素並不意味著高畫質。從消費者的需求的角度來看,主流消費類數碼相機應定位於800-1200萬像素,這個數字完全可以滿足輸出照片尺寸和輸出解析度的需要。