了解相机分辨率

相机制造商通常以百万像素推销其产品。

实际上，平均数码相机分辨率正在不断提高。

您可以在智能手机中找到20MP传感器。使用Sony A7R IV，您甚至可以通过移动传感器来拍摄240MP的照片。

但是相机分辨率对您意味着什么？您是否需要高百万像素数？今天，我们将找出答案。

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为什么相机分辨率很重要？

让我们尝试浏览营销口号。百万像素和相机分辨率已成为口号。

的确，即使您的手机也能够拍摄20兆像素的照片，这确实很酷。但是，如何将其转化为真实的细节呢？不太好。

更重要的是，您需要吗？

一个非常普遍的答案是“不”。你可能不会。

您确实需要高分辨率的两个应用程序：大量裁切（数字缩放）和大型打印。即使在这种情况下，您也需要细节 ，但不一定需要百万像素。

什么是像素计数？

相机分辨率不等于像素数，尽管它们经常混淆在一起并且可以互换使用。电影也有一个分辨率–指它可以解析的细节水平。

像素是数码相机传感器的最小组成部分。他们记录光。有成千上万的人-一张一张地，他们建立了连贯的形象。

它们的数量很重要，但是并不能告诉我们有关相机分辨率的所有信息。

像素数以百万像素的形式。一百万像素（MP）是一百万像素。因此，当有人说相机的相机分辨率为20MP时，他们指的是传感器上的2000万像素。

确实，像素数限制了图像的详细程度。但是，它本身并没有为细节设置最低级别。直到我们不知道其他因素，这才意味着任何意义。

高像素数肯定可以保证的唯一目的是减少波纹。

以像素为单位计算图像大小

相机传感器是矩形的。它们上的像素不是随机散布的，而是呈网格状。

两侧的尺寸是可比较的。在某些视频摄像机中，它们的纵横比范围从1：1（正方形）到16：9。

最常用的宽高比是3：2和4：3。

例如，我的佳能5D MkIII的纵横比为3：2。其传感器的长边尺寸为5760像素，短边尺寸为3840像素。

您可以将两边相乘以获得总像素数。 5760 x 3840等于‭22,118,400‬。 （因此，5D MkIII具有22.1MP传感器。）

我仍然可以实现不同的宽高比，但只能通过裁剪来实现。当我在菜单中设置不同的宽高比时，相机也正在这样做。裁剪会降低分辨率。

什么是相机分辨率？

当我们在相机环境中说分辨率时，我们指的是空间分辨率。从技术上讲，这是正确的术语，但这可能是您第一次阅读和最后一次阅读。

相机分辨率告诉我们相机可以提供的细节水平。换句话说，就是“成像模态区分两个物体的能力”（维基百科）。

分辨率取决于几个因素。

当记录表面是胶片时，取决于：

• 胶卷尺寸。显然，尺寸越大，细节越多
• 谷物水平。较低的ISO胶片通常具有较少的颗粒，因此可提供更清晰，更详细的图像。
• 镜头清晰度。无论胶片大而无声，如果相机使用劣质镜头，相机分辨率将保持较低。
• 衍射。相对孔径（光圈）的值限制了最小细节单位的大小。但是，它始终以不同程度存在。

在数字传感器时代，这种情况略有变化：

• 像素间距。传感器上像素的密度。还可以相当精确地测量像素大小；
• 传感器尺寸
• ISO，
• 镜头清晰度
• 和衍射。

另外，外部环境也会影响图像的清晰度。

• 焦点。如果图像聚焦不正确，则图像的细节可能不尽如人意。
• 相机震动和运动模糊。根据您选择的快门速度，照片上可能会出现运动模糊甚至晃动的情况。它会降低分辨率，尤其是在远摄焦距和高像素数时。
• 大气模糊。如果您从很远的距离拍摄对象，则大气本身会开始对细节产生负面影响。这种影响在远摄镜头中最为明显。雾，雨和其他天气现象也有影响。
• 设备状况。您可能拥有世界上最锐利的镜头，但如果不保持镜头清洁，则无法发挥最佳性能。同样，在突然的温度变化之后，透镜上容易形成凝结。这会导致图像模糊。

让我们详细讨论其中的一些。

像素间距和像素大小

不言而喻，较小的像素需要镜头提供更好的光学质量。

一个8μm（微米）像素的面积是4μm像素的四倍，像素间距是其两倍。

这意味着如果镜头刚好足以为8μm像素提供细节，它将无法为4μm像素提供足够的清晰度。

现在，在哪里可以找到小像素？

在两个地方：

• 像素数很高的大型传感器。佳能5Ds R的像素间距约为4μm。这是一部51MP全画幅相机。
• 具有正常像素数的 较小传感器 。 iPhone XR具有12MP相机。但是它的传感器是如此之小，以至于像素仅为1.3µm。因此，其像素比5DS R的像素小9倍。

反过来，佳能5D（原始型号）的全画幅传感器像素为12MP。像素间距为8µm。它的像素是iPhone像素的36倍！

较小的像素也意味着较少的光落到单个像素上。

但是，大像素和小像素都需要提高到同一水平。否则，由小像素组成的图像将暗得多。

这会导致更多的噪点，因为当您加亮图像时，也会加亮其噪点。

对于较小的像素，衍射也更加明显。在低光圈下，有时在f / 2.8时，它已开始产生明显的效果。

但是什么是衍射？

了解衍射

没有非常科学的解释就很难解释衍射。如果您是物理学专家，请原谅我的简化。

您可能对水中的衍射很熟悉。当您在水路上放置带有小孔的障碍物时，水流会在孔附近弯曲。孔越小，弯曲越大。

这也是光的情况。在较小的光圈（较高的光圈值）下，衍射会损害清晰度和分辨率。

由于衍射，对分辨率有非常可测量的物理限制。无论您的镜头有多好，这都是事实。通过以下公式给出：

p =（1.22λA）/ 2

在此， p是可以从镜头接收像素级信息的最小像素。 λ是入射光的波长， A是f /光圈。

让我们用iPhone XR的相机进行计算。我们将光圈一直打开到f / 1.8，以使衍射量最小。

可见光的波长约为0.5μm。

p =（1.22 * 0.5µm * 1.8）/ 2

所得的p为1.1μm 。

这意味着iPhone XR（像素间距为1.3μm）非常接近衍射极限。

因此，即使镜头在光学上是完美的，没有任何像差，也处于顶峰。它不能容纳较小的像素。

再举一个例子。

在f / 16时，所得p为7.3µm。这意味着像素间距在此值附近的相机仅受f / 16以上的衍射影响。

因此，具有8μm像素间距的原始5D仅在f / 16之后受到衍射限制。

这与我的经历相吻合。当我使用旧的5D时，即使在f / 16的情况下，我也趋向于逃脱而不降低清晰度。在5D MkIII和MkIV上，它更像是f / 11和f / 9。

看看我用佳能5D MkIV和佳能100mm f / 2.8L微距镜头拍摄的插图。这两张照片都聚焦完美；软化是由于衍射。

镜头清晰度如何影响分辨率？

因此，为了使衍射不对图像分辨率造成威胁，在大多数相机上，您需要保持f / 8或以下。

但是，大光圈也会使清晰度变差，尤其是在便宜的镜头上，但是镜头通常不会表现出最佳的大光圈。

请注意，这里我只是在谈论清晰度，而不是图像美学的其他方面。清晰度是镜头的重要品质，但至少对我而言不是主要决定因素。

MTF图表可以很好地衡量镜头的清晰度。它们向您显示镜头的分辨率，与传感器大小和像素数无关。

但是，您也可以在现实生活中检查镜头。最后，如果它们足够适合您，那么您就很好了。

镜头清晰度的上限是像素级清晰度。这意味着镜头非常清晰，可以将图像数据解析到每个像素，而不会影响相邻像素。

这不仅取决于镜头，还取决于使用它的相机的像素间距。

我的85mm f / 1.8镜头足够清晰，可以在12MP佳能5D上提供像素级的清晰度。

在30MP佳能5D MkIV上效果不佳，但在那儿仍然表现不错。而且我还是喜欢那个镜头。

这也证明较小的像素对镜头的需求更大。

请注意，当您以相同的尺寸查看两个图像时（例如，在显示器上），您将不会发现差异。仅当您检查放大后，您才能看到它。

是什么导致大气模糊？

我们都知道，当光穿过玻璃时，它会折射。但这不仅仅是玻璃的超自然力量。

光会折射包括空气在内的所有物质。

您不会在短距离内注意到它。当您用远摄镜头拍摄远处的被摄对象时，这一点很明显。

看看这张照片。我用400mm f / 2.8镜头（我知道这个任务有点过分）以f / 8拍摄。最近的建筑物距离酒店5公里（3英里），因此一切都在重点关注。但是请注意，前景中的建筑物与背景中的山丘之间存在差异。

前景很好。它足够接近，不会受到大气模糊的明显影响。

丘陵距离相机更远三倍。在此距离下，光线开始分裂。不同的波长有不同的位移。此偏移会导致模糊。

如何获得最高分辨率

现在，我不会说要出去购买您能找到的最高百万像素的相机。如前所述，百万像素和像素数如果没有适当的设置和技术来支持它们，将毫无意义。

重要的是要注意，您的目标通常不是捕获理论上可以捕获的绝对最高数量的细节。

摄影并不仅仅与清晰度有关。这是关于交流一个故事或感觉。或为了美观。

不过，有些应用程序需要最高分辨率。可能是您想稍后进行裁剪（“数字放大”）。大型打印件也需要非常详细的图像。

那么，如何使用摄影设备实现最高分辨率？

了解你的镜头。知道这是尖锐和弱点。检查它最擅长的光圈。检查特写对焦是否导致图像模糊，这通常是一个问题。在整个变焦范围内检查不同焦距下的清晰度。

了解您的相机。知道可以拨入的ISO级别而不会过多影响图像。

以适当的快门速度拍摄。在所有焦距下尝试快门速度。我们都知道反焦距法则，但是还有更多。在拍摄人物时，我通常不会慢于1/400秒以冻结动作。 （除非我想要一个创造性的运动模糊效果。）

正确设置。将其设置为完整的纵横比和最佳质量的JPG。或者，将其设置为RAW，以便在后期处理时有更多选择。另外，请检查您的相机内锐化设置。它没有提供更多信息，而是强调了现有的细节。但是，锐化可能会损害照片中的细节。

清洁相机和镜头。确保其中几乎没有灰尘。如果您的镜头有真菌，请将其取出。清洁传感器。

检查您的过滤器。如果使用滤镜，请确保它们不会降低图像质量。一些较便宜的滤镜会降低清晰度。

准确对焦。精确的自动对焦，使其表现出所需的效果。如有必要，请进行自动对焦微调。请注意镜头的焦点偏移，并进行相应的对焦。如果您在三脚架上拍摄稳定的物体，请使用手动对焦。

注意外部环境。朦胧的日子虽然对创意摄影有很大的希望，但对清晰度没有帮助。

注意衍射。检查相机上的像素间距，并尽量避免受衍射影响的光圈。

分辨率和裁剪

拍摄高细节图像的主要原因是以后可以选择裁切。

它给您灵活性和创作自由。您可以更改自己的构图，主要主题，焦点，并通过裁剪来传达其他信息。

请注意，“数字缩放”与裁剪的过程相同，但是它发生在相机内，无法选择以后再显示裁剪出的部分。我建议避免使用数码变焦。而是在后期处理中裁剪图像。

我不喜欢变焦拍摄。我非常感谢多功能的照明。因此，旅行时我通常只携带24mm和85mm镜头。

在大多数情况下，我通过向24mm移近来更改取景。它还提供了我更喜欢的观点。

但是，在下面的照片中，我不得不稍后再种。我无法靠近。公平地说，我同样喜欢这两个版本，但裁剪后的图像使男孩更多地关注，而对周围环境的关注减少。

我可以这样做，因为我有足够的分辨率。

升级时如何避免像素化

放大或放大小图像很少会产生您想要的结果。 Adobe Photoshop和其他编辑程序提供了一些算法，可以使放大后的照片像素化程度降低，但结果远非清晰。

但是，在过去的几年中，这些选择变得更加复杂。这是由于机器学习算法的兴起和发展。

Photoshop的工具已显着改进，但是有基于Web的服务可以进行高级升级。

观看来自PiXimperfect的视频，以了解有关它们的更多信息。

另外，请考虑以上几点。与模糊，柔和的照片相比，接近像素级锐度的照片更易于放大。

分辨率和打印

真正高分辨率的另一个原因是打印。

现在，我并不是说要使用用于打印文档的打印机在家打印。

我的意思是专业照片打印，杂志，书籍和海报。

打印的工作方式与数字成像相似。打印机在纸上绘制微小的点-这些点是打印中最小的细节单元。

数字像素可以直接转换为点。就像像素一样，点也不会告诉您很多细节。

但是，打印服务需要具有特定像素尺寸的文件。这是因为它们假定您提交的文件包含像素级别的信息，并且具有详细信息。

在打印过程中，将遇到一个新的单元：DPI。它代表每英寸的点数。

DPI告诉您将点打印到纸张上的密度。它们越密集，打印内容越详细。

通常，杂志，书籍和较小的印刷品在300 DPI以上看起来不错。

海报，较大的印刷品的点密度稍低。这是因为通常没有足够的分辨率来提供300 DPI。

计算打印尺寸

假设您想要8“ x 10”的打印尺寸。这是标准的中型格式。

只需将所需的DPI（在这种情况下为300 DPI）乘以边的长度即可。

原来，对于此打印，您需要提交2400 x 3000像素的图像。

如果将其转换为百万像素，则不是很多：只有7.2MP。

现在，进行另一种计算。如果我在22.1百万像素的相机上使用完整的像素数，可以在不同的密度下打印多少尺寸？

图像为5760 x3840。它们的纵横比为3：2。让我们看一下尺寸：

分辨率和数字使用

图像的数字显示不需要很高的分辨率。

您在网站上找到的图像很小。例如，在我们的网站上，我们使用长边700像素的图像。

这仍然足以查看图像中的内容。但是它也足够小，可以快速加载。

显示器和电视的全分辨率也不大。最受欢迎的显示尺寸是HD和FullHD，而4K则获得越来越多的份额。

但是到底是什么呢？

HD是指1280 x 720或1366 x 768像素。这些约为1百万像素！

FullHD的大小是1920 x 1080像素的两倍。那是2百万像素。

4K是重要的一步，它是FullHD的四倍，约为3840 x2160。它接近8兆像素。

高分辨率显示很少见。

结论

那么，您需要高分辨率吗？

如果这样做的话，您现在还知道细节和分辨率不仅仅与百万像素有关。其他技术和人为因素也有助于制作高分辨率照片。

希望您现在能够从相机装置中获得最清晰的图像。

祝您好运，并感谢您阅读ExpertPhotography！