簡明ＦＯＴＯ詞典：感光元件三要素

隨著數(shù)字時(shí)代的到來，數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)逐漸進(jìn)入到普通家庭的生活，我們可以拿著它隨心所欲地捕捉各種精彩瞬間。然而，您對于手中的助手是否了解?數(shù)碼攝影涉及哪些必須了解的概念?《簡明FOTO詞典》就將通過常用的攝影詞匯和基本概念，按影友拿起相機(jī)到具體使用的流程，讓更多的新影友正確認(rèn)識和掌握這些詞語的專業(yè)概念，并能夠?qū)⑵溥\(yùn)用到實(shí)際拍攝中。達(dá)到知之有用且能用的目的。

數(shù)碼相機(jī)采用圖像傳感器(CCD或CMOS)作為感光元件，接受鏡頭獲取的光學(xué)影像，并使用數(shù)字方式記錄，轉(zhuǎn)換固定并保存影像，以便觀賞。加工制作，和傳播，從使用的角度看，圖像傳感器有三個(gè)要素是我們必須清楚的。

一、像素

購買數(shù)碼相機(jī)時(shí)，人們都會問“相機(jī)有多少像素?”，或聽到售貨員說“這款是新出的，像素最高”，可見像素的重要性。

1、像素的由來

在電腦上將數(shù)碼相機(jī)拍攝的一幅照片放大到極點(diǎn)，可以看到影像是由一個(gè)個(gè)小方塊組成，這個(gè)小方塊就是像素，是組成數(shù)字影像的最小單位。若是在顯微鏡下高倍放大相機(jī)的CCD芯片，就能發(fā)現(xiàn)上面有許多感光點(diǎn)，這就是像素點(diǎn)(圖2)。照片上的像素就來源于數(shù)碼相機(jī)的像素點(diǎn)，或者說兩者是相互對應(yīng)的關(guān)系，即1個(gè)像素的相機(jī)獲得1個(gè)像素的照片，1000萬像素的相機(jī)獲得1000萬像素的照片。

對數(shù)碼相機(jī)來說，像素的多少是非常重要的指標(biāo)數(shù)據(jù)，直接決定了數(shù)字影像的質(zhì)量好壞(清晰度、層次過渡，細(xì)節(jié)信息)。通常用“萬，百萬”作像素的計(jì)量單位，根據(jù)相機(jī)感光元件的矩形尺寸，像素總量=長邊像素?cái)?shù)量×短邊像素量。像素越多，則影像越細(xì)膩、清晰度越高。例如有500萬像素和1000萬像素兩部相機(jī)(芯片規(guī)格型號相同)，可想而知，后者要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前者。

2、有效像素與插值像素

許多數(shù)碼相機(jī)的說明書上，除了像素外，還會列出有效像素和插值像素的指標(biāo)。它們有什么區(qū)別呢?

簡單地說，像素是該相機(jī)的芯片上的總像素?cái)?shù)據(jù)，而有效像素是指真正參加工作獲得影像的像素點(diǎn)數(shù)量，因?yàn)橛猩贁?shù)像素點(diǎn)沒有感光成像(承擔(dān)了其他工作)。有效像素要比總像素小。

插值像素是指通過數(shù)字運(yùn)算方式增加照片的像素量——通過計(jì)算鄰近兩個(gè)像素得到一個(gè)虛擬的“新像素”。例如插值可將200萬像素計(jì)算成400萬像素，但是對照片質(zhì)量并沒有任何真正的提高和改善效果，只是廠家的促銷口號。我們在購買相機(jī)時(shí)，千萬不要被插值像素很大很多的宣傳所欺騙。

二、感光元件的類型

圖像傳感器(光電芯片，光敏芯片)是一塊布滿千萬個(gè)光敏點(diǎn)(像素點(diǎn))的矩形硅晶體片，曝光后可感受和記錄外界光線的信息，并轉(zhuǎn)換為電參數(shù)，相機(jī)逐個(gè)讀取各光敏點(diǎn)的電參數(shù)值，同時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。如果是彩色圖像則需分別讀取各光敏點(diǎn)R、G、B三種色光的強(qiáng)度，將這些數(shù)據(jù)記錄下來并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，之后再經(jīng)過電腦運(yùn)算處理，就得到一幅數(shù)字影像的數(shù)據(jù)文件。

目前，感光元件應(yīng)用最多的是CCD和CMOS兩大類。2005年前采用CCD芯片的數(shù)碼相機(jī)占市場主導(dǎo)，現(xiàn)在采用CMOS芯片的數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)達(dá)到市場半數(shù)了。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)和技術(shù)差異，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。

COD芯片的特點(diǎn)是：最早應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)上，技術(shù)成熟；因采用單一通道傳送訊息，具有噪聲較少的優(yōu)點(diǎn)，但也有工作速度較慢和比較費(fèi)電的不足。CMOS芯片的特點(diǎn)是，近幾年獲得很大成功，新興技術(shù)；由于是多通道傳送訊息，工作效率高也比較省電，不足之處是多通道帶來的噪聲大而多。

三、常見感光元件的規(guī)格

前面介紹了感光元件的結(jié)構(gòu)與類型，大家對于相機(jī)的好壞指標(biāo)已有認(rèn)識，知道像素越高就越好，照片質(zhì)量就越好。其實(shí)，還有一個(gè)指標(biāo)也會影響到照片的質(zhì)量，這就是感光元件的規(guī)格尺寸。

雖然數(shù)碼相機(jī)有各種品牌和樣式，但在像素相同的前提下，哪款相機(jī)的感光元件大，就意味著它比感光元件小的相機(jī)可接受更多的信息和豐富的細(xì)節(jié)。所以，感光元件的面積是越大越好。這個(gè)特點(diǎn)，正好與傳統(tǒng)膠片相機(jī)的情況相同。

感光元件大小的單位是英寸，常見的有125英寸，12英寸，118英寸，117英寸，其分母越大就意味著芯片的面積越小。有時(shí)也會用長×寬的具體數(shù)據(jù)(如227mm×151mm)來表示感光元件的實(shí)際大小。

當(dāng)前的數(shù)碼相機(jī)，絕大多數(shù)是135型和袖珍輕便型兩類，若把這些數(shù)碼相機(jī)的感光元件面積尺寸，按大小排列，就很容易看清它們之間的大小區(qū)別，感光元件尺寸大小比較畫面如圖8所示。

以135全畫幅尺寸為100％，120數(shù)字后背則是其3倍左右大，APS-H只有60％(如佳能1D)，APS-C約45％(如佳能、尼康)，4／3系統(tǒng)約為25％(如奧林巴斯)，117英寸以下約為5％左右。

其中，感光元件尺寸與鏡頭倍率的對應(yīng)關(guān)系是：全畫幅尺寸的相機(jī)，鏡頭焦距不變；DX尺寸的相機(jī)，鏡頭焦距應(yīng)×1.5倍；APS尺寸的相機(jī)，鏡頭焦距要×1.6倍；1／2.5英寸的相機(jī)，鏡頭焦距要×6倍。也就是說這些小于全畫幅尺寸的各類相機(jī)，鏡頭標(biāo)記的焦距要放大相應(yīng)的倍率，例如DX尺寸的相機(jī)鏡頭標(biāo)記的焦距為14mm，那么放大1.5倍后焦距為28mm，這才是該鏡頭的實(shí)際焦距。若是將這些尺寸變化轉(zhuǎn)換為不同相機(jī)的畫面大小，就容易明白了。

到此，我們真正明白了數(shù)碼相機(jī)畫面的質(zhì)量好壞，是由感光元件尺寸大小和像素高低兩個(gè)指標(biāo)共同決定的。感光元件尺寸大，像素高，兩者都好時(shí)獲得的影像質(zhì)量好、分辨率高，反之則差則低。如果只有其中一個(gè)指標(biāo)高，另一個(gè)指標(biāo)低，得到的影像質(zhì)量并不一定好。當(dāng)前，高，中檔相機(jī)均已超過千萬像素，低檔相機(jī)也已經(jīng)到了8百萬像素左右，而且還會不斷提升。假如我們在相機(jī)的購買和使用中，忽視了感光元件尺寸大小這一重要指標(biāo)，就難以保證獲得最佳影像質(zhì)量。