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相机百科 | 感光元件的三要点

感光元件的三要点是:画幅、像素和类型


画幅

在讨论感光元件时,画幅表示有效成像区域的大小。我们常见的相机画幅有全幅(135全幅)、APS-C画幅、4/3英寸、1英寸等。它们的大小、面积比、代表产品如下表所示:




注:在表示感光元件尺寸时,"x英寸"代表感光元件的对角线长度。且此处1英寸等于16mm而非25.4mm。


需要说明的是,镜头同样有画幅概念。通常情况下,我们需要镜头的画幅大于等于感光元件的画幅


▲全画幅感光元件


画幅在很大程度上决定了相机的画质,同时也对体积、价格、视角产生影响。


初学者、非专业用户需要全画幅么?ET想说这个问题并没有标准答案。抛开其他因素不谈,每个人对于画质的要求是不一样的。有的人用手机解决的很好了,有的人满足于1英寸或者4/3英寸,有的人满足于APS-C画幅,也有人可能用全画幅还觉得不够好。一句老话叫做:买你买得起的最贵的,相机选择与预算有关而与水平无关




像素

在讨论感光元件时,像素是记录光信号的基本单位


通常来说,1个像素对应1个光电二极管(将光信号转化为电信号),但也有一些产品例外。比如采用全像素双核CMOS AF技术的感光元件(佳能部分单反、无反相机,三星S7系列手机,OPPO R9S),1个像素对应2个光电二极管。

▲感光元件上的1个像素


像素代表了感光元件的采样能力。像素高并不意味着画质好——1款相机的画质是由感光元件、镜头、图像处理器、图像处理流程等因素共同决定的(但与拍摄者的水平技术无关)。但对技术水平相当、画幅尺寸相同的感光元件来说,高像素 = 高采样率 = 高画质


可能有朋友会说画幅相同、像素数量高、单像素尺寸小(像素密度大),高感和动态范围画质会变差。ET所说的“高像素 = 高画质”,前提是允许进行缩图处理(从高像素变换为低像素,实际上就是超采样)。一句话概括:高像素照片可以通过缩图变成画质更好的低像素照片,但低像素照片很难放大为画质更好的高像素照片


注:有了画幅(面积)和像素数量,就可以计算出像素密度或单像素尺寸。



类型

感光元件的主要类型有两种:CCD和CMOS。在高像素、高感光、高速度的“3高”趋势下,CCD感光元件已经基本退出历史舞台。


在CMOS类型中,又分成前照式CMOS(普通CMOS)、背照式CMOS(BSI CMOS)积层式CMOS(也称为“堆栈式CMOS”)3种子类型。它们在微透镜、原色滤镜、配套电路、光电二极管的叠放方式上有所区别。



(图片来自蜂鸟网)


在技术发展的顺序上,普通CMOS进化为背照式CMOS再进化为积层式CMOS。从普通CMOS到背照式CMOS,单个光电二极管可以接收到更多光线(开口率更大),能够提升画质表现;而从背照式CMOS到积层式CMOS,主要为了获得更高速度或更多功能。


再次强调:画幅相同,新型感光元件可能比普通感光元件拥有更好的画质。不同画幅,无法简单通过感光元件类型判断画质优劣。


注:索尼CMOS产品中,Exmor表示普通CMOS,Exmor R表示背照式CMOS,Exmor RS表示积层式CMOS。


除了以上三要点外,在描述感光元件的文字中我们通常还会看到原色滤镜类型、低通滤镜、模数转换位数、全像素读取速度等名词,ET会在之后的相机百科中为大家陆续介绍这些概念。




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