一个现象,比如说,佳能EOS 1DX3 2010万像素,再比如说,奥林巴斯E-M1 Mark III 2040万像素,您还可以举出更多2000万像素级别的顶级相机。
另一个现象,佳能EOS R5 4500万像素,尼康Z72 4575万像素,也还可以举出更多。
为什么顶级相机纷纷采用2000万像素级别,为什么新出的全幅纷纷采用4000万以上像素?像素越多越好吗?
详细分析一下下面一组数据:
佳能 EOS 1DX3 ,cmos尺寸为35.9x23.9mm,像素数为5472×3648。 横向5184/35.9=144.4像素/mm ,纵向3648/23.9=152.6像素/mm,略有区别。也就是,约为150像素/mm。
检测镜头解析度时,
相对于10lp/mm,也就是每毫米10线对,一条黑加一条白占据约15列像素的宽度。
相对于30lp/mm,也就是每毫米30线对,一条黑加一条白占据约5列像素的宽度。
奥林巴斯E-M1 Mark III,cmos尺寸为17.3x13mm,像素数为5184x3888。 横向5184/17.3=299.7像素/mm,纵向3888/13=299.1像素/mm,基本相同。也就是,约为300像素/mm。
相对于20lp/mm,也就是每毫米20线对,一条黑加一条白占据15列像素的宽度
相对于60lp/mm,也就是每毫米60线对,一条黑加一条白占据5列像素的宽度,或者说,一条黑或一条白,独自占据2.5列像素的宽度。
分析一下,这些数据中可以看出什么:
首先,每毫米10线对,还有每毫米30线对,好像也就是鸟毛的粗细吧。如果一个镜头,能把这么细的线对解析清楚,鸟身上的毛,无论粗细,就应该都能数清了吧。更何况,cmos的密度,比这还要多,难道还真的需要更多的像素吗?
其次,奥林巴斯虽然采用了更高的20和60线对的标准,其实一个线对所占像素的列数,与全幅是一样的。也就是说,如果它们测得的MTF值相当,它们的解析度也就相当。或者说,pro镜头尽管技术含量高,但是其实它在4/3底上的表现,只是与全画幅的顶级镜头,在全幅底上的水平相当。
问题来了:
先说,检测镜头时,线对数再高点行吗?换句话说,镜头的解析度标准再高点行吗?比如对佳能 EOS 1DX3,采用72lp/mm,也就是每毫米72线对,一条黑和一条白各据1列像素的宽度。那就麻烦了,如果检测时,正好一条线对正一列像素,那是挺好,如果一条线跨两列像素,那两列像素都受影响,结果是灰成一片。如果镜头的解析度不好,线条本身边缘就模糊,那就没法说了。所以,检测用的线对数必须恰当,才能够保证检测到足够多的纯白和纯黑。
换句话说,只有当像素密度提高了,才需要提高线对数。线对数提高,就必须提高镜头的解析度。
再有,如果线对歪了,是一条斜线,会出什么情况呢。实验室的严格条件下,他们可能可以避免这种情况发生,实际拍照时,必然都是斜线。
斜线存在的结果,必然是斜线的边缘上,有很多时候都会占据部分像素,然而,在数据输出和重现时,像素上的数值,都是以一个像素来表现的,这样一来,将来在显示屏上看到的一条线,边缘就变成锯齿形了,从使用者眼光看,这条线的边缘就模糊了,也就是清晰度就会下降了。
那么,增加像素会怎样呢,效果是肯定的。原理是,斜线的边缘,当然还会是出现锯齿,但是锯齿的尺寸减小了很多,看起来清晰度就提高了。
提高像素数,对于提高清晰度应该是确实有效的,所以现在不少品牌的全画幅,纷纷打出高像素的招数。但是,反过来,高像素也有很多弊端。比方说,你一个人,坐一个凳子就够了,现在,屁股还那么大,非要给你换成9个、或者16个小凳子,是不是成本太高了。
像素数的增加,意味着数据量的增加,数据的处理和存储,必然受到影响。我倒不是完全反对增加像素数,只是在当前处理器能力有限的情况下,相机厂商要做的首先是提高连拍速度,以及开发尽可能多的功能。也许,将来处理器的能力,有了极大的提高,那时再增加像素数也不迟。
初步的结论,可以看到,目前的2000万级别的像素数,已经够用了,而且,与目前镜头所能达到的解析度,是匹配的。
进一步分析,其实,以上是讨论了两个问题。一个是说,要想表现更多的细节,增加像素好像是不二的选择。但是,必须同时提高镜头的解析度,才能配合和实现。另一个问题是,提高像素数,是不是能提高对比度和清晰度,也就是能不能提高画质的问题。从上面的分析看,答案是肯定有效的。但同样需要提高镜头的解析度,以及需要更大的数据量处理能力。
对于我们玩照相的人来说,我们当然希望相机有更高的像素数,也希望镜头有更高的解析度,但是这现实吗?从现在的现实情况看,我觉得提高像素数好像没什么问题,cmos的像素密度越做越大,好像没什么问题。问题是,镜头的解析度还能更高吗?对于M43系统来说,pro镜头的技术应该说很领先了,要想再上一个台阶,恐怕难度太大。不一定是技术上实现不了,成本上能不能让大众接受,恐怕是主要问题。所以,我觉得,对于奥巴来说,人家的工程师们,大概是早就看明白这点了,要想奥巴大幅度增加像素数,事实上是不可能的。我常看到,有些网友在那里大喊希望奥巴增加像素,可能是并不理解这点。更何况,奥巴在明知实质增加像素为不可能的情况下,已经另外开辟了超解的路径。
另一条路径,就是既要增加像素数,又同时增加cmos面积,这就是中画幅了。所以,非得要拍大画面的朋友,还是去玩哈苏吧。
而对于全画幅镜头来说,现有标准已经维持多年了,我觉得提高一下解析度的可能,还是很大的。有没有实例?我忽然发现,佳能的EF 24-70mm f/2.8L II USM,具有这样的潜质。请看它的MTF曲线,在10lp/mm时,数值达到了惊人的100%,在30lp/mm时,数值也惊人的超过95%。如果换成20和60线对的标准测试,肯定超过奥巴的pro头。虽然售价高达13400,仍然是超值。如果想用佳能4500万像素的EOS R5,这个镜头好像是最佳镜头了。当然,佳能的另一只RF24-70mm F2.8 L IS USM镜头,指标也足够靓丽了。
一个疑问,照上面的分析看,任何一个镜头,都不可能在测试时,做到所有像素中,百分之百的非黑即白,总会有有些象素处于“灰”的状态,这个百分之百,怎么来的呢?
MTF曲线图
24mm
70mm