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【探索】镜头分辨率极限和相机像素的概念 
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中級玩家(100)
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註冊時間: 2010年 9月 10日, 01:46
文章: 292
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小弟在内地的摄影杂志上和在网路上常常听到有很多人说什麽镜头分辨率极限在40MP, 说什麽相机像素太高的话镜头跟不上之类的话... 小弟今天帮大家解决这类的疑问.

首先几个基础概念:
-Line (线条), Pitch (间隔), Line-Pitch (指的是线条加上空间为一组);
-1公尺(米)=100公分=1000毫米=1,000,000微米.
-全幅尺寸是24mm * 36mm.
-每个相机的像素都只能记录一个点, 这个点可以有不同的颜色, 但它最多都只能是一个点.

接下来我们看图说故事...

1) Sony Carl Zeiss 24mm F2 ZA的MTF表格
圖檔
在这个表格中, 我们取出最一般的10lp/mm并且来探讨像素和分辨率的概念...

2) 我们将一个1毫米*1毫米的空间放大出来看.
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爲了先了解小弟要述说的一个概念, 我们先不管相机的总像素多少, 先假设有两种大小: 200um * 200um 和 20um * 20um

3) 当我们用像素大小=200um * 200um的相机去拍摄 1毫米*1毫米的空间的时候会发现...
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一个200微米乘200微米的像素点根本没有办法去记录一个比自己还要小的线条!因为在同个像素点中出现了2个黑线和2个白线,一台相机如果发生同时黑和白那最後就会由软体去判定,甚至最後会变成噪点。也就是说200微米*200微米的像素点的相机去拍摄10lp/mm的线条,得到的只是一堆噪点。

4) 接下来我们把这个相机的功能稍微的提升至每个像素大小=20微米*20微米...
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在1平方毫米的空间里面我们从25个像素提升到2500个像素, 所以每个宽50微米的10lp/mm线条能有2~3个像素去做记录, 虽然这并不一定够, 但这就是很大的突破!

说道这里... 我们整理一下...
一个200微米*200微米像素在一个全幅的CCD上面有2万的总像素, 而一个20微米*20微米的像素在一个全幅上有200万个像素(接近1999年发布的具有266万像素的Nikon D1). 也就是说, 我们之所以能从交卷时代替换到数位时代, 正是因为我们的像素够小够多, 能够用足够的像素来拼凑出一个简单的线条.

5) 但200万的像素其实还是非常不够的... 因为如果线条并非刚好在水平线上而是倾斜的, 那在有限的像素下就会出现明显的锯齿...
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当然我们也可以把图缩小来降低这个问题... 但200万的像素能缩多小? 尤其平面媒体要把200像素的图装在一个A4的纸张上(21cm*29.7cm)只有143dpi的密度... 这和300dpi的标准还有很大的距离, 所以放大都不够了怎麽可能缩小?

6) 另外... 或许用200万像素来记录10lp/mm勉强够, 但如果用於40lp/mm甚至80lp/mm那怎麽办?
如果说分辨率从10lp/mm变成40lp/mm那线条的宽度会从50微米缩减到12.5微米, 40lp/mm的线条(宽12.5微米)在200万像素的相机(像素大小20微米*20微米)上只是一堆噪点而已... (回到类似#3的问题)
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所以随着科技发展, 我们提升CMOS, 把20微米*20微米的像素缩减到十六分之一, 也就是5微米*5微米的像素大小, 这个时候我们的相机总像素也就从200万提升了16倍到3200万 (接近目前D800的36MP), 然而用5微米*5微米的像素点去记录40lp/mm的12.5微米也只意味着每个线条只有2.5个像素的资讯... 请问各位觉得用2.5个记录点去记录40lp/mm够吗? 这样在放到到100%的时候能没有锯齿吗?

7) CMOS相机的极限在哪里? 个人认为所谓的极限应该只是一种浪费的观念, 这是当我们用过多的劳力去解决一个很简单的工作... 当我们用一台高密度的24MP NEX-7去记录低密度低分辨率的10lp/mm线条的时候, 那就是用3.9*3.9微米的像素去记录50微米大的线条... 所以等於是用了12~13个像素去做这件事... 而这可以是一种 “浪费”但也是很 “爽”的事, 完全看你怎麽去看. 但如果说是要用NEX-7来记录40lp/mm的12.5微米的线条, 那也只是3个像素一条线, 称不上是浪费...

_________________
NEX時代來臨了~


2012年 4月 27日, 23:19
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中級玩家(100)
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註冊時間: 2008年 4月 22日, 13:19
文章: 216
來自: 高雄
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專業 :goodjob: :goodjob: :goodjob: 專業


2012年 4月 27日, 23:41
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中級玩家(100)
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註冊時間: 2011年 8月 8日, 13:01
文章: 441
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:goodjob: :goodjob: 学习了
那么是不是就是说,官网上的MTF图表,也会因为厂家测试机子等不同,也会有比较大的差异,所以图表从一定程度上说参考意义并不是特别的

_________________
圖檔
SONY SLT A77V
Minolta a7
SONY HVL-F58AM
Minolta VC-7
SONY Vario-Sonnar T* 16-35mm F2.8 ZA SSM
Tamron SP AF90mm F/2.8 Di MACRO1:1 Model 272E
Yashica Auto Yashinon-DX 50mm F1.4【M42】
Mamiya Auto Mamiya-Sekor 135mm F2.8【M42】


2012年 4月 28日, 01:03
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中級玩家(100)
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註冊時間: 2010年 9月 20日, 07:53
文章: 290
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:goodjob:

_________________
機身
   SLT - α33
鏡頭
   DT 18-55mm
   DT 50 mm F1.8 SAM
   Distagon T* 24mm F2 ZA SSM
閃燈
   永諾 426II
   永諾 WJ-60 微距攝影燈
小弟新手....只得嘴砲一流 ~ 拍技七十之八的下流


2012年 4月 28日, 01:09
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達人玩家(1000)
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註冊時間: 2007年 7月 30日, 07:07
文章: 3567
來自: 北美
引用回覆
1piece 大 good job!好久沒看到這種學術性的探討文章了。 :goodjob:

小弟補充一下,現在最大的爭議點,就是「我們用不用的到」的問題。高密度感光元件是好東西,這是客觀的事實。但一般攝影玩家絕大多數是拍來縮圖在網路上分享,高密度的優勢並不存在,所以就開始批評高密度無用,這是主觀的認定。

其實成像密度高,不僅僅是在放大照片時有優勢,在表現層次過渡上也有好處,因為可以捕捉到更精細的光影變化。當然,也要有好的鏡頭搭配,我們大家花好幾萬去買頂級鏡皇,買的就是那多一點點的層次。要說其他什麼銳利啊解析度的,Kit 鏡就已經能有很好的表現,再不然去買那些所謂 CP 值高的鏡頭也就行了。

拿 a77 或 NEX7 這種高密度的機身,接老 M 被炒上天的那些傳奇銘鏡,或是 Sigma 那些所謂高 CP 值的神鏡,然後拿 ZA 來對比,拍同一部汽車的烤漆,層次過度優劣立見。

冥河 寫:
那麼是不是就是說,官網上的MTF圖表,也會因為廠家測試機子等不同,也會有比較大的差異,所以圖表從一定程度上說參考意義並不是特別的


各家廠商所提供的 MTF,都只是部分數據,並不能完整說明一顆鏡頭的光譜頻率特性。特別是對於一顆鏡頭好不好最關鍵的部分,很多廠商都會略過不提,特別是日本廠。

例如目前所有日本廠商公布的 MTF 數據,都是鏡頭在高照度下的表現,但沒有一間日本廠商有種公布鏡頭在低照度下的表現。因為這正是現代鏡頭的死穴,這種數據一公布,很多現代貴鬆鬆的銘鏡都要現形。

MTF 有其參考性,但不應該拿來當成選擇鏡頭的唯一指標,當成廣告宣傳手法就好。至於那些拿 MTF 數據拼命說嘴的大師言論也是一樣,自己拿鏡頭來試拍,或是多看看別人的作品,更能看出一顆鏡頭的好壞。

_________________
My portraits are more about me than they are about the people I photograph.


2012年 4月 28日, 01:37
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達人玩家(1000)
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註冊時間: 2009年 11月 21日, 23:10
文章: 1008
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用心的好文章,値得推薦
:goodjob: :goodjob: :goodjob: :goodjob: :goodjob: :goodjob: :goodjob: :goodjob: :goodjob: :goodjob:

_________________
人生不該只是一成不變的走下去 我想找到新的方向

歡迎攝影同好加我臉書(請註明SDF族友)
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2012年 4月 28日, 05:55
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高級玩家(500)
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註冊時間: 2010年 5月 11日, 21:36
文章: 516
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感謝 1piece大大的講解 :please:

:goodjob: :goodjob: :goodjob:

_________________
SONY Alpha 550
SONY NEX-5N
RICOH GR
**************************
SONY 30mm f2.8 Macro SAM
SONY 24mm f1.8 ZA
M42 Carl Zeiss Jena Sonnar 135mm f3.5 MC
M42 Carl Zeiss Jena Pancolar 50mm f1.8 MC
M42 Carl Zeiss Skoparex 35mm f3.4
M42 Schneider-Kreuznach Edixa-Curtagon 28mm f4
**************************

http://www.flickr.com/photos/cain1219/


2012年 4月 28日, 08:04
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魔人玩家(5000)

註冊時間: 2011年 6月 26日, 00:16
文章: 8103
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1piece 寫:
[size=150]


由於您的分享,我終於能夠稍微搞清楚MTF圖表要說啥了 :please: :please: :please: 感恩


最後由 leo53223 於 2012年 4月 28日, 10:20 編輯,總共編輯了 1 次。



2012年 4月 28日, 10:14
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魔人玩家(5000)

註冊時間: 2011年 6月 26日, 00:16
文章: 8103
引用回覆
airsama 寫:
1piece 大 good job!好久沒看到這種學術性的探討文章了。 :goodjob:

小弟補充一下,現在最大的爭議點,就是「我們用不用的到」的問題。高密度感光元件是好東西,這是客觀的事實。但一般攝影玩家絕大多數是拍來縮圖在網路上分享,高密度的優勢並不存在,所以就開始批評高密度無用,這是主觀的認定。

其實成像密度高,不僅僅是在放大照片時有優勢,在表現層次過渡上也有好處,因為可以捕捉到更精細的光影變化。當然,也要有好的鏡頭搭配,我們大家花好幾萬去買頂級鏡皇,買的就是那多一點點的層次。要說其他什麼銳利啊解析度的,Kit 鏡就已經能有很好的表現,再不然去買那些所謂 CP 值高的鏡頭也就行了。

拿 a77 或 NEX7 這種高密度的機身,接老 M 被炒上天的那些傳奇銘鏡,或是 Sigma 那些所謂高 CP 值的神鏡,然後拿 ZA 來對比,拍同一部汽車的烤漆,層次過度優劣立見。

冥河 寫:
那麼是不是就是說,官網上的MTF圖表,也會因為廠家測試機子等不同,也會有比較大的差異,所以圖表從一定程度上說參考意義並不是特別的


各家廠商所提供的 MTF,都只是部分數據,並不能完整說明一顆鏡頭的光譜頻率特性。特別是對於一顆鏡頭好不好最關鍵的部分,很多廠商都會略過不提,特別是日本廠。

例如目前所有日本廠商公布的 MTF 數據,都是鏡頭在高照度下的表現,但沒有一間日本廠商有種公布鏡頭在低照度下的表現。因為這正是現代鏡頭的死穴,這種數據一公布,很多現代貴鬆鬆的銘鏡都要現形。

MTF 有其參考性,但不應該拿來當成選擇鏡頭的唯一指標,當成廣告宣傳手法就好。至於那些拿 MTF 數據拼命說嘴的大師言論也是一樣,自己拿鏡頭來試拍,或是多看看別人的作品,更能看出一顆鏡頭的好壞。


感謝空氣老師的補充教材,
讓這份知識更全面周到。 :please: :please: :please:


2012年 4月 28日, 10:19
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達人玩家(1000)
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註冊時間: 2007年 4月 7日, 01:13
文章: 1812
來自: 貓耳花園
引用回覆
:goodjob: :goodjob: :goodjob:
出些題目考一考觀念... :idea:
Q1: 試問,10 lp/mm 的影像至少的要多大的像素才能分辨呢? (也就是說比這像素小的都能分辨)
(A)100 um (B)50um (C)20um (D)10um

Q2: 某顆鏡頭的解像力是40 lp/mm 利用5um的感測器 去取40 lp/mm線對影像,試問
如要在顯示器或相紙上看到清楚的線對影像,並看清全部的畫面(也就是不100%檢視,而是Resize 到全畫面),
請問顯示器或相紙的點距至少要多大? (也就是說比這小的點距都能分辨)
(A) 50um (B)25um (C)12.5 um (D)6.25um


2012年 4月 28日, 11:11
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