像素越多越好？像元的面积越小越好？为何底大一级压死人？

像素越多越好？像素点的面积越小越好？为何底大一级压死人？

 

像素是：图像最小单元的数量，例如6000*4000，像素数量就是24*10^6。

像素太少当然图像就看不见了，看不清晰了。

但是现在几乎所有手机和相机的像素数都远远符合要求。现在限制图像清晰的，通常来说都不是像素的问题，而是镜头和画幅问题。

 

拍到的图像的清晰程序是镜头和传感器共同决定的。

这个具体怎么共同决定可以看我另一个博客：

https://blog.youkuaiyun.com/tyfwin/article/details/88903326

 

我们常说底大一级压死人，确实全画幅的相机相对贵不少。

全画幅相机既然面积大，那是不是像素就更多呢？

我找了淘宝的索尼a6000半画幅和索尼a7m3全画幅来比较一下：

 

我们看，他们两个一个全画幅，一个半画幅，像素数却是差不多的。

根据公式：单个像元面积 * 像素数量 = 传感器总面积

所以可以看出来全画幅和半画幅最大的差别本质在于：单个像元的大小面积不同。

显然在上面这种情况下，像元面积越大，越贵，拍照效果越好。实际上，色彩也越鲜艳。

为什么呢？

 

因为单个像素的尺寸很小的时候：（小面积pixel的坏处）

1. 进光量越小，单个像元接受到的信号变弱，信噪比低。
2. 由于衬底内少数载流子横向扩散导致像素之间的信号会互相干扰。
3. 传感器cmos上的每个像元上都有一个微透镜增加接受光的能力，当外界光斜着入射时，像元上微透镜之间光信号串扰。
4. 从波动光学和傅里叶光学理解，光的衍射效应更明显，光斜着入射时，高频光入射引起的信号串扰。

 

那是不是像素单元面积越大越好呢，当然不是，如果整个全画幅传感器只有10个像素，够大吧，但是一定啥也看不见。

所以像元越大越好的前提是像素数量足够用了，满足奈奎斯特采样定理了，或者说能接受的频率成分大于镜头获取到的频率成分了。

 

那么有各奇怪的现象，手机厂商为何仍然把像素弄的那么大？比如华为P30Pro的主摄的原始像素是40MP，即4千万像素，但是输出却为1千万像素。

这就是小的像元的另一个很重要的好处：

当高像素的照片缩小为低像素的照片的时候，图像的噪声也随着变小，信噪比提高。

 

总结小的像元面积的两个好处：

1、同样传感器面积下，容易使得像素数量大，则采集高频成分，细节多，奈奎斯特采样定理。

2、当高像素的照片缩小为低像素的照片的时候，图像的噪声也随着变小，信噪比提高。

 

所以，结论是：

在保证像素数够用的前提下，像元面积越大越好，画幅越大越好。

但是画幅也不可能无限大，一方面受限于制作cmos工艺，另一方需要配套对应大的镜头。

 

 

这是我经过各种理解总结的，如果不同想法可留言讨论，转载请注明出处。