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筱玟 手機 會員卡
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數位相機與傳統底片的迷思
一般來說,傳統攝影的銀鹽基底片,解像力僅僅需要每釐米40線(40 lines/mm),就足以應付人類視覺分辨能力的極限了(譯註:傳統底片解像力最高可達200 lines/mm,以下有說明)。這一點也許令人感到奇怪,但卻是事實。

透過上述的基本原則,我們可以作一些小小的運算,看看在135底片面積中,人眼所能分辨的最低影像所需的影像粒子(image points)量:

(24mm × 40 lines) × (36mm × 40lines) = 1.3 million(130萬個影像粒子)

我們在徠卡的歷史文件館中,也找到當年奧斯卡巴納克(Oscar Barnack)的所撰寫的文件,說明了當年他為何選擇135底片作為徠卡相機的底片的原因。根據巴納克的計算,要滿足徠卡135相機的條件,必須要在24 × 36mm的範圍中容納100萬個影像粒子。每釐米40線的意義,代表每顆粒子的直徑為1/40mm,等於0.025mm。

還記得這數值嗎?這個數值比當年所制訂的模糊圓(Circle of Confusion)的最小直徑:0.03mm還要小。巴納克當年所採用的模糊圓直徑,正是0.03mm。因此,我們可以說,在35mm底片規格的攝影中,130萬個影像粒子足以滿足人類視覺的需求。

當然,現代底片經過持續改良,解像力也不斷提升。如果我們用每釐米200線作為計算標準(在此以解像力達100 lp/mm徠卡鏡頭為準),可以獲得另一個數值:

(24mm ×100 lines) × (36mm ×100 lines) = 34.5 million(3456萬個影像粒子)

回到開始所提到的130萬影像粒子,這表示一張高960寬1440個影像粒子的畫面。注意,很多人會聯想到的是一個由「960 ×1440」所組成的CCD矩陣所構成的畫面面積。

但,這是兩回事。當本文的影像粒子所形成的畫面和小於35mm底片規格的CCD感光元件相提並論時,就更加令人感到疑惑了。

當一張圖片被數位化(掃瞄)或者用數位相機拍攝(CCD)時,我們使用的是一種固定大小的CCD(或CMOS)陣列感光元件。所用來進行取樣的感光元素稱為「像素」(pixel)。但是,像素本身是沒有實體位置(physical dimension)的!這裡就是數位影像與傳統影像之間失落的環節了。本文提到的影像粒子,是具有實體位置的,真正可以在底片上找到對應位置的,根據模糊圓的基本原則,可視為0.03mm的大小。

但數位影像並非如此。CCD的像素所記錄下來的,是影像的空間對應數值(橫向座標和縱向座標),以及色相及明度的特性。再強調一遍:像素沒有實體位置,只有空間的參考對應數值。換句話說,用來取樣的原始CCD的尺寸大小,與實際的影像資料是沒有關連的。檔案記錄下來的是XY軸座標(舉例來說:X軸座標15;Y軸座標5),以及色相及明度。

以上的數位資訊,跟感光元件的元素大小是無關的。數位影像只是把這個X軸和Y軸座標的資訊重現而已。當然,感光元件越細緻,這個矩陣就越大。但是,不管是大是小,這個矩陣都沒有實體位置。

座標 色相 明度
15,1 133   23
15,2   4     19
15,3 778   111

不論這個感光元件的直徑大小是3微米或30微米大,上面的資訊都是一樣的,而3微米的元件當然就比30微米的元件更能擷取到更多的細節。簡單地說,CCD有960×1440個像素並沒有太大的意義,因為他並沒有告訴你每一個感光元件的直徑,所以光是以A×B這種說法,只是告訴你矩陣的部分資訊而已。我們都知道數位相機的感光陣列板,需要用到一個以上的感光元件來界定座標、色相和明度,一般而言需要4個元件,才能定義一個矩陣中的「點」的資訊。通常一個960 × 1440的感光陣列板只能處理480 ×720的矩陣(圖檔)。

到底這些沒有長寬實體位置的像素,何時才能有真正的大小和位置呢?答案是顯示及列印時。最容易理解的就是在螢幕上顯示。一般的彩色映像管螢幕的點距大約都是0.26mm(有的映像管點距較大有的較小),每英吋大約有96個點。這個點距和模糊圓的觀念大致相通。

現在我們將矩陣的長寬一一對應到螢幕映像管的亮點上。如果我們有一張100×100的圖檔,那麼在螢幕大小就是長100 x 0.26mm寬 100 x 0.26mm,解像度為1/0.26mm,大約為 3.8 lines/mm。

如果我們必須填滿整片螢幕,長寬為20x25cm,點距和解像度都維持不變的話,影像矩陣大小需為200mm/0.26mm × 250mm/0.26mm=769×961,大約可視為800 ×1000。

現在我們可以把矩陣尺寸(matrix size)、列印輸出尺寸(print size)、和解像度放在一起探討了。如果我們需要一張20x25cm的輸出稿,每一個點直徑視為0.26mm(這裡的意義為模糊圓的最小直徑),觀賞距離為一般正常距離,那麼就至少需要800x1000的像素。在擷取這樣大小的影像時需要更大尺寸的感光元素,假設這些感光元件的直徑也是0.26mm的話,其實只能記錄下物體的一些基本輪廓線條,但假設感光元素直徑縮小到0.026mm(縮小為1/10這已經很接近傳統底片的模糊圓直徑了),我們就能記錄更細緻的細節。

但為了覆蓋相同的面積,我們需要10倍的感光元素。在此一範例中,則需要8000x10000的像素!在傳統底片上,以解像度40 lines/mm(1.3million個影像粒子)來作8倍的放大就可以有一張20x25公分的照片,而且還可保持5 lines/mm的解像度。

為了達到和傳統底片的標準,在數位影像部分必須使用到200mm x 5lines x 250mm x 5lines,相當於1000 x 1250的真實矩陣(true matrix cells)。以目前的CCD技術來說,至少要2000 x 2500才可以辦到,相當於300萬像素。但傳統底片的素質不僅止於此,我可以在30 x 40公分的照片上仍有10 lines的解像度,這對數位相機而言,就要3000 x 4000或1200萬像素乘上兩倍,或者是2400萬(24MB)像素的CCD才能辦到。

結論是,數位影像的像素並沒有實體的位置,這是大家很容易搞混的地方。因此960 x 1440的CCD像素並不代表能記錄下和35mm底片一樣的影像資訊。如果要接近傳統135mm底片的影像素質,以目前的技術,至少需要2400萬像素的影像晶片才辦得到。

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*..-痛苦使人沉思,沉思使人智慧,智慧使人對生活比較易於忍受-..*

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助讀書之經咒(心經+記憶咒)

獻花 x1 回到頂端 [樓 主] From:未知地址 | Posted:2004-11-25 17:29 |
我需要愛
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數位相機的確是吃了一般家用市場與部分專門市場
不過粉多方面..數位相機仍無法取代傳統相機
最大差異..如同大大轉貼文章依樣...就是影像品質問題

其實..很多老攝影家對於數位相機還是不肯摸= =+
對於老式相機仍然愛不釋手^^"
雖然我對電子式相機的便利感到滿意^^"
但是我對機械式相機仍然充滿熱愛哦


獻花 x0 回到頂端 [1 樓] From:未知地址 | Posted:2004-11-26 22:18 |
nike999
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這一篇 我真的看不懂...
最近想買數位相機 是因為它的便利性
只是 不知道該如何採購~"~ 表情


獻花 x0 回到頂端 [2 樓] From:台灣省 中華電信寬頻網(ADSL) | Posted:2004-11-30 01:55 |
a01b65 手機
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路人甲
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我最近也想買數位像機800萬像素左右 表情


獻花 x0 回到頂端 [3 樓] From:未知地址 | Posted:2004-11-30 02:29 |
p26225
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不過數位相機大多還是用來記錄生活,
蠻少用來出大圖的。


獻花 x0 回到頂端 [4 樓] From:未知地址 | Posted:2004-12-08 01:35 |
gtt 手機
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傳統底片 洗出來 的效果證明 IT WILL NOT OUT OF DATE SOON ... 表情


獻花 x0 回到頂端 [5 樓] From:未知地址 | Posted:2004-12-08 17:09 |
bryant815
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小弟本身賣數位相機
一些淺見想發表
其實數位相機的畫質說真的是比不上傳統向機
不是因為畫數不夠而是成相方式不一樣
畫數其實說穿只是照片沖喜的大小張罷了
若洗成3*5獲4*6其實用不到500萬以上
買高畫數根本用不到.別把錢浪費在畫數上八
真的要買我會建議買個4.5百萬的canon像機八
數位相機是圖個方便
如果要玩玩像機還是傳統的好優
本人還是愛好傳統像機


獻花 x0 回到頂端 [6 樓] From:台灣台灣索尼 | Posted:2005-01-11 12:46 |
PS3 手機
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下面是引用nike999於2004-11-30 01:55發表的 :
這一篇 我真的看不懂...
最近想買數位相機 是因為它的便利性
只是 不知道該如何採購~"~ 表情
對於初學者來說,數位相機可以馬上檢視拍照成果,採購問題請點閱下面網站:
http://www.dcview.com.tw/article...e.asp?id=1673
http://www.dcview.com.tw/article...e.asp?id=1674


獻花 x0 回到頂端 [7 樓] From:台灣中華電信 | Posted:2005-01-11 19:24 |
benup
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初露鋒芒
級別: 初露鋒芒 該用戶目前不上站
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謝謝大大的分享,讓我較了解像素的問題


獻花 x0 回到頂端 [8 樓] From:台灣 和信超媒體寬帶網 | Posted:2005-02-15 13:29 |
lazylion 手機
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我是傳統相機使用者
我的最愛還是機械式相機手動鏡頭
為了使用方便我使用電子式相機(向別人借)
為了記錄生活大小事我用數位相機
要享受是影的樂趣還是用機械式相機調光圈快門光對焦
然後用正片拍
再用幻燈機看
有過這樣的經驗
相信用過的人ˊ自然就能體驗攝影的樂趣
PS :只是要拍照片就用數位相機就好了
  省錢又方便還比較保險

小弟卓見

筱玟大大
您的資料太棒了
有了感覺再加上您的數據解說
相信要選擇哪一種相機就容易多了
表情 表情 表情 表情 表情 表情 表情


獻花 x0 回到頂端 [9 樓] From:台灣中華電信 | Posted:2005-02-16 15:51 |

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