像素密度狂提升 帶來衍射副作用

    衍射，這個詞語對于大家肯定是熟悉又陌生的，相信很多人都聽說過如果光圈縮的太小，會因為衍射降低畫質(zhì)這樣的說法。衍射重新被大家所重視主要原因就在于最近相機(jī)的像素有了非一般的提高，所以受到衍射的影響也在逐步放大，而本期相機(jī)大百科我們就來談?wù)勓苌涞挠绊懢烤褂卸嘀亍?/p>

像素密度狂提升 帶來衍射副作用

    其實寫這篇文章的初衷也是由于我的一個朋友跟我反復(fù)爭辯了很久，他說現(xiàn)在D800的極限衍射光圈是f/8，而NEX-7已經(jīng)到了f/5.6，目前一般鏡頭最大光圈都不會比他大很多，那新機(jī)器畫質(zhì)就糟糕的沒法要了。筆者認(rèn)這種現(xiàn)象是不可能的，首先是衍射根本沒有那么重，第二就是這位朋友只知道100%看畫面，這種做法的正確性很值得商榷。

衍射其實是無處不在的 一圈圈的水波紋就是最典型的衍射

    但我也不是什么行業(yè)權(quán)威，一句我認(rèn)為顯然不足以說服大家怎么樣，所以我要做的事情就是通過更加科學(xué)的手段來給大家證明衍射會給我們帶來多少的負(fù)面效果，畢竟購買像素更高的新相機(jī)，但是畫質(zhì)不如老產(chǎn)品這一情況在筆者看來是絕不可以接受的事實，下面就請大家進(jìn)入我們今天的文章部分：

 

新老兩機(jī)做對比 物差4代像差4倍

新老兩機(jī)做對比 物差4代像差4倍

    首先我們來講講什么是衍射，根據(jù)WiKi百科的解釋，衍射（英語：diffraction）是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象。在經(jīng)典物理學(xué)中，波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物后會發(fā)生不同程度的彎散傳播。假設(shè)將一個障礙物置放在光源和觀察屏之間，則會有光亮區(qū)域與陰晦區(qū)域出現(xiàn)于觀察屏，而且這些區(qū)域的邊界并不銳利，是一種明暗相間的復(fù)雜圖樣。這現(xiàn)象稱為衍射，當(dāng)波在其傳播路徑上遇到障礙物時，都有可能發(fā)生這種現(xiàn)象。

左側(cè)只有邊緣不實 右側(cè)則是徹徹底底的衍射

    而在相機(jī)當(dāng)中，我們遇到的衍射簡單來說，就是在光圈收縮過小的情況下，光線的最小分辨尺寸會大于像素的尺寸。也就是說在這種情況下即使我們提高很高的像素，依舊不太可能取得非常銳利的畫面。這里就遇到了一個問題，我們想要盡可能好的畫質(zhì)，那么要做的是提高像素嗎？顯然提高像素是必須的，但是提高像素會不會帶來負(fù)作用呢？

從這張圖我們可以看到衍射條紋的多種多樣 想要好好算他？還是算了吧……

    至于衍射具體的計算方法，筆者曾經(jīng)請教過很多人，最后某大神給我的結(jié)論卻是：計算衍射與感光元件的關(guān)系并不是簡單的事情，需要考慮到光的波長（每個顏色的光衍射情況不一樣），感光元件的實際感光部分像素大小（考慮到像素密度和開口率以及布線方式等等），感光元件的濾鏡布局（都是拜耳結(jié)構(gòu)，這個還好辦）以及猜色算法（這個……不說啥了）?？偠灾?，衍射造成的影響非常復(fù)雜，想要簡單的計算只能按照單色光，單色傳感器，絕對開口率去處理，但是得出的結(jié)論究竟有多少參考意義？

新舊哥倆 像素差4倍 衍射的差距自然不必多說

    所以這一次筆者就給大家來個最為直觀的，筆者找來了自己當(dāng)年的第一臺數(shù)碼單反相機(jī)—尼康D70s與目前最新發(fā)布的數(shù)碼單反相機(jī)—尼康D5200。這2臺相機(jī)前者只有600萬像素，后者則為2400萬，兩者均為APS-C傳感器，面積也差不多。從理論上來講，4倍的像素差，意味著尼康D5200會提前1檔多進(jìn)入極限衍射范圍，受到衍射的影響也是D70s的數(shù)倍，就讓我們來看看，這兩臺相機(jī)究竟有多少差異。

 

標(biāo)版測試很科學(xué) 影響遠(yuǎn)比傳說小

標(biāo)版測試很科學(xué) 影響遠(yuǎn)比傳說小

    測試方法其實很簡單，筆者使用相同的一只尼康105/2.8 VR微距鏡頭拍攝ISO 12233的分辨率標(biāo)版，然后比較兩者之間的分辨率差異，說白了我要證明的東西只有一點，那就是以目前相機(jī)的像素水平，高像素機(jī)器的分辨率一定比低像素更高，哪怕在衍射最為嚴(yán)重的超小光圈也是如此。

尼康D5200與尼康D70s實拍圖片

    首先讓我們來看看筆者整理出的圖片，小光圈情況就不上圖了，筆者直接給出3張最小光圈的截圖，分別為f/16、f/22、f/32，我想結(jié)論是毫無疑問的，哪怕是在f/32這種衍射已經(jīng)達(dá)到非常嚴(yán)重程度的情況下，尼康D5200仍然保持著比尼康D70s高的分辨率，雖然他們之間的差距已經(jīng)被拉到比理論值小得多得多，但是優(yōu)勢還是存在的。

尼康D5200與尼康D70s分辨率對比

    然后筆者又整理了一下所有檔位下的光圈測試，由于尼康的105/2.8 VR存在一個隨距離縮小最大光圈的問題，所以在此次測試當(dāng)中筆者沒有列出最大光圈的數(shù)據(jù)，只從f/4開始。毫無疑問，尼康D5200的優(yōu)勢是全程的，而且在大的幾檔光圈下的優(yōu)勢可謂是極其明顯。

 

縮小尺寸比一比 更高像素很有用

縮小尺寸比一比 更高像素很有用

    那這個時候相信肯定有朋友又要繼續(xù)問，這是在100%像素下看圖的結(jié)果，你之前不是還批判過100%像素看圖是一種值得商榷的問題嗎，那么這一次筆者就把尼康D5200的像素縮小到600萬像素，讓我們來看看到底誰更強(qiáng)悍。

尼康D5200與尼康D70s實拍圖片

    以上的圖片依舊是f/16、f/22、f/32，我們可以看到使用高像素的尼康D5200縮圖之后整個畫面變得無比銳利，在f/32這樣的極限光圈下相比D70s銳度要強(qiáng)悍了不少，要知道當(dāng)年D70s的銳度可是被很多人所稱贊的。

尼康D5200與尼康D70s在歸一化600萬像素之后的分辨率對比

    而實際分辨率這塊，我們可以看到尼康D5200在縮圖600萬之后在瘋狂的挑戰(zhàn)上限，而對于只有600萬像素的相機(jī)來說這是絕不可能的事情。這也從側(cè)面證明了新相機(jī)雖然100%看起來蠻糟糕的，但是如果和老機(jī)器相比，單純從銳度和分辨率方面來講絕對是不容懷疑的。

 

衍射效應(yīng)被放大 影響其實在上限

衍射效應(yīng)被放大 影響其實在上限

    好了，相信看了以上的測試結(jié)論已經(jīng)得出來了，那就是目前的相機(jī)即使衍射已經(jīng)非常嚴(yán)重了，相比低像素衍射不嚴(yán)重的機(jī)型在分辨率上仍然有著一些優(yōu)勢，無論是全像素還是縮圖都是如此。這種優(yōu)勢的存在意味著大家總在說這臺相機(jī)衍射多么多么重，畫質(zhì)會比以前的機(jī)器低這種說法成為了不可能。

目前相機(jī)提高像素已經(jīng)進(jìn)入了一個瓶頸期

    另一方面，我們也發(fā)現(xiàn)一個問題，那就是隨著像素密度的提升，鏡頭的最佳光圈正在慢慢往最大光圈方向移動，傳統(tǒng)概念上的最佳光圈在超高像素機(jī)型上被再次提高了0.5-1.0檔，對于追求極致分辨率的朋友來說，你們很可能會更多的掙扎在分辨率與景深的泥潭里，要么分辨率不夠極致，要么景深太淺無法拍攝全景。

    最后筆者也要肯定的告訴大家，衍射其實已經(jīng)給畫質(zhì)帶來了問題，但是這個問題目前的影響程度并沒有達(dá)到傳說中的那么大。隨著像素密度的進(jìn)一步提升，考慮到目前主流鏡頭的設(shè)計，實際分辨率與理論像素的差距會進(jìn)一步拉大。

目前廠商為了增加畫質(zhì)想出了各種辦法 比如H4D-200MS就使用了像素平移

    總的來說，衍射會影響到一臺相機(jī)畫質(zhì)的上限，但是目前絕沒有嚴(yán)重到讓你的高像素新品比老相機(jī)更差，換個角度說那就是在絕大多數(shù)情況下，使用相同的鏡頭，高像素機(jī)型的分辨率一定高于低像素機(jī)型，無論哪一檔光圈都是如此。所以說如果你購買了諸如尼康D800、D5200、D3200，索尼NEX-7、A77、A65這種超高像素機(jī)型，不要想太多衍射什么的，大膽的使用最高像素和小光圈吧！