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華光慎行 2010-01-25 17:15

數(shù)碼相機可用像素

數(shù)碼相機的可用像素                      華光慎行   ?SQT;C3j(  
52%.^/  
數(shù)碼相機在使用中, 可用像素并不一定等于它所標定的像素。一是取決于數(shù)碼相機接受面CCD或CMOS尺寸和拍攝時光圈大小。這是因為它會受到光學(xué)鏡頭衍射的限制!二是取決于數(shù)碼相機所用鏡頭的分辨率。 {(aJrSE<z  
Crey}A/N  
一、平常說光是直線傳播。其實它是波動傳播,由于可見光波長極短:0.00039-0.00077mm 。人眼無法辯別,因此感到光是直線傳播。一個物點小到一定程度,通過光學(xué)鏡頭成象會產(chǎn)生衍射，成為一個衍射光斑。衍射光斑尺寸取決于鏡頭直徑（望遠物鏡）、相對孔徑（照相機物鏡）、數(shù)值孔徑（顯微物鏡）的大小,為此產(chǎn)生光學(xué)鏡頭分辨率的極限。比如使用光學(xué)顯微鏡的專業(yè)人士都知道: 顯微鏡的最高放大倍數(shù)為1500倍, 大于它則是無效的。對于照相鏡頭, 在大學(xué)的”物理光學(xué)”、”應(yīng)用光學(xué)”等教科書中都有清楚的講述:在象面(也就是CCD或底片面)的分辨率為: dY=fx1.22xλ/D 。其中: f 是照相機鏡頭的焦距。λ是光波波長,通常取λ=0.00055mm 。D 是照相機鏡頭的使用口徑   D = f/A 。  A是光圈數(shù)。 Ajq<=y`NzV  
由此可得分辨率dY=0.00067A ,dY 就是此時數(shù)碼相機能分辨的最小像素。像素再小就是無效的。CCD、CMOS的尺寸為L x M; 可用的像素即為K=L/dY x M/dY。 #D}NT*w/  
二、鏡頭的分辨率：相機鏡頭中定焦鏡頭質(zhì)量比變焦鏡頭質(zhì)量好。經(jīng)查閱名牌廠家15種F50mm鏡頭分辨率最高的是萊卡鏡頭在最佳光圈處（5.6）的分辨率為133/mm。其它鏡頭都低于130/mm。因此可以認為133/mm是相機的極限分辨率！按此計算單反機全幅（36×24）的可用像素是：36×133×24×133≈1528萬像素。單反機APS-C（7D）的可用象素是：22.3×133×14.9×133≈588萬像素。 W~7q&||;C  
下面列舉3種1000萬像素,CCD、CMOS尺寸不同的數(shù)碼相機光圈所對應(yīng)的實用像素情況。（紅數(shù)字按K=L/dY x M/dY而得；黑數(shù)字按鏡頭的分辨率計算而得） e j`lY  
                  數(shù)碼相機最高可用像素表 sjzZl*GSy  
          光圈3.5    4    4.5    5.6   8    10  13.8  16                       8ztY_"]3p  
-EL"Sv?  
1/2.3"CCD                                                                     u37+B  
.UJDn^@  
6.41x4.27    498   381   301    194   95   61   (單位:萬)                     ~w!<J-z)  
2 K` hH  
單反機APS-C                                                                   n7Re@'N<  
LL:B H,[  
22.3x14.9    588   588   588   588   588   588  388  289                       7qnw.7p  
o!j? )0d  
單反機(全幅)                                                                   \9 ^w M>U  
pG|DT ?  
36x24        1528  1528  1528  1528  1528  1528 1010 752                       Z/2#h<zj  
0gnr@9,X  
三、幾點說明：                                                                 &0N 3 p  
X+hyUz(%R  
1. CCD或CMOS是一種光電藕合器件，用于將接受的光能量轉(zhuǎn)化為數(shù)碼信號，它對光能量的強弱有識別能力，但識別不了顏色。故要在每個像素上加不同的三基色（紅、綠、蘭）濾光膜。通常都是將紅、綠、蘭濾光膜排列成棋盤形：綠、紅、綠、蘭濾光膜組成一個正方形,兩個綠處在對角位置組成一個成像單元。一個小白點覆蓋一個成像單元時是個小白點，如果白點太小只落在其中一個像素色彩就會失真，因此光電藕合器件上要加低通片，通常是用兩片晶軸相交90度的石英片組成，使一個點像成為4個點落在一個成像單元上達到消除僞彩色的目的！由于4個像素組成一個成像單元，低通片又使一個點像成為4個點；因此不影響到上述分辨率問題的分析。 (s \Nm_j  
2. 經(jīng)數(shù)碼相機拍攝后目前觀察圖片的方法及有關(guān)問題： xOEj+%M  
a.通過電腦、電視觀察:目前高清電腦和電視最高像素是1920X1080≈207萬像素。 %3~jg  
b.用數(shù)碼彩擴機打印輸出相片。富士FRONTIER 570數(shù)碼彩擴機135底片的掃描精度為64線對/mm。對單反機(全幅)其掃描的像素為36x64x24x64≈354萬像素。至今沒有查到掃描精度更高的數(shù)碼彩擴機。佳能canoscan 8800和EPSON Perfection 4490 兩款專業(yè)底片掃描儀的掃描精度只有32線對/mm。