像素密度狂提升 帶來(lái)衍射副作用

    衍射，這個(gè)詞語(yǔ)對(duì)于大家肯定是熟悉又陌生的，相信很多人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)如果光圈縮的太小，會(huì)因?yàn)檠苌浣档彤?huà)質(zhì)這樣的說(shuō)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(lái)談?wù)勓苌涞挠绊懢烤褂卸嘀亍?/p>

像素密度狂提升 帶來(lái)衍射副作用

    其實(shí)寫(xiě)這篇文章的初衷也是由于我的一個(gè)朋友跟我反復(fù)爭(zhēng)辯了很久，他說(shuō)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(huì)比他大很多，那新機(jī)器畫(huà)質(zhì)就糟糕的沒(méi)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(méi)有那么重，第二就是這位朋友只知道100%看畫(huà)面，這種做法的正確性很值得商榷。

衍射其實(shí)是無(wú)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(shuō)服大家怎么樣，所以我要做的事情就是通過(guò)更加科學(xué)的手段來(lái)給大家證明衍射會(huì)給我們帶來(lái)多少的負(fù)面效果，畢竟購(gòu)買(mǎi)像素更高的新相機(jī)，但是畫(huà)質(zhì)不如老產(chǎn)品這一情況在筆者看來(lái)是絕不可以接受的事實(shí)，下面就請(qǐng)大家進(jìn)入我們今天的文章部分：

 

新老兩機(jī)做對(duì)比 物差4代像差4倍

新老兩機(jī)做對(duì)比 物差4代像差4倍

    首先我們來(lái)講講什么是衍射，根據(jù)WiKi百科的解釋?zhuān)苌洌ㄓ⒄Z(yǔ)：diffraction）是指波遇到障礙物時(shí)偏離原來(lái)直線傳播的物理現(xiàn)象。在經(jīng)典物理學(xué)中，波在穿過(guò)狹縫、小孔或圓盤(pán)之類(lèi)的障礙物后會(huì)發(fā)生不同程度的彎散傳播。假設(shè)將一個(gè)障礙物置放在光源和觀察屏之間，則會(huì)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(chēng)為衍射，當(dāng)波在其傳播路徑上遇到障礙物時(shí)，都有可能發(fā)生這種現(xiàn)象。

左側(cè)只有邊緣不實(shí) 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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在光圈收縮過(guò)小的情況下，光線的最小分辨尺寸會(huì)大于像素的尺寸。也就是說(shuō)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(huà)面。這里就遇到了一個(gè)問(wèn)題，我們想要盡可能好的畫(huà)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(huì)不會(huì)帶來(lái)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(jì)算方法，筆者曾經(jīng)請(qǐng)教過(guò)很多人，最后某大神給我的結(jié)論卻是：計(jì)算衍射與感光元件的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的事情，需要考慮到光的波長(zhǎng)（每個(gè)顏色的光衍射情況不一樣），感光元件的實(shí)際感光部分像素大?。紤]到像素密度和開(kāi)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(gè)還好辦）以及猜色算法（這個(gè)……不說(shuō)啥了）。總而言之，衍射造成的影響非常復(fù)雜，想要簡(jiǎn)單的計(jì)算只能按照單色光，單色傳感器，絕對(duì)開(kāi)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(shuō)

    所以這一次筆者就給大家來(lái)個(gè)最為直觀的，筆者找來(lái)了自己當(dāng)年的第一臺(tái)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(tái)相機(jī)前者只有600萬(wàn)像素，后者則為2400萬(wàn)，兩者均為APS-C傳感器，面積也差不多。從理論上來(lái)講，4倍的像素差，意味著尼康D5200會(huì)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(lái)看看，這兩臺(tái)相機(jī)究竟有多少差異。

 

標(biāo)版測(cè)試很科學(xué) 影響遠(yuǎn)比傳說(shuō)小

標(biāo)版測(cè)試很科學(xué) 影響遠(yuǎn)比傳說(shuō)小

    測(cè)試方法其實(shí)很簡(jiǎn)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(shuō)白了我要證明的東西只有一點(diǎn)，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(shí)拍圖片

    首先讓我們來(lái)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(wú)疑問(wèn)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(shì)還是存在的。

尼康D5200與尼康D70s分辨率對(duì)比

    然后筆者又整理了一下所有檔位下的光圈測(cè)試，由于尼康的105/2.8 VR存在一個(gè)隨距離縮小最大光圈的問(wèn)題，所以在此次測(cè)試當(dāng)中筆者沒(méi)有列出最大光圈的數(shù)據(jù)，只從f/4開(kāi)始。毫無(wú)疑問(wèn)，尼康D5200的優(yōu)勢(shì)是全程的，而且在大的幾檔光圈下的優(yōu)勢(shì)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(gè)時(shí)候相信肯定有朋友又要繼續(xù)問(wèn)，這是在100%像素下看圖的結(jié)果，你之前不是還批判過(guò)100%像素看圖是一種值得商榷的問(wèn)題嗎，那么這一次筆者就把尼康D5200的像素縮小到600萬(wàn)像素，讓我們來(lái)看看到底誰(shuí)更強(qiáng)悍。

尼康D5200與尼康D70s實(shí)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(gè)畫(huà)面變得無(wú)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(chēng)贊的。

尼康D5200與尼康D70s在歸一化600萬(wàn)像素之后的分辨率對(duì)比

    而實(shí)際分辨率這塊，我們可以看到尼康D5200在縮圖600萬(wàn)之后在瘋狂的挑戰(zhàn)上限，而對(duì)于只有600萬(wàn)像素的相機(jī)來(lái)說(shuō)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(lái)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(lái)講絕對(duì)是不容懷疑的。

 

衍射效應(yīng)被放大 影響其實(shí)在上限

衍射效應(yīng)被放大 影響其實(shí)在上限

    好了，相信看了以上的測(cè)試結(jié)論已經(jīng)得出來(lái)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(shì)，無(wú)論是全像素還是縮圖都是如此。這種優(yōu)勢(shì)的存在意味著大家總在說(shuō)這臺(tái)相機(jī)衍射多么多么重，畫(huà)質(zhì)會(huì)比以前的機(jī)器低這種說(shuō)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(gè)瓶頸期

    另一方面，我們也發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)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(dòng)，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(duì)于追求極致分辨率的朋友來(lái)說(shuō)，你們很可能會(huì)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(wú)法拍攝全景。

    最后筆者也要肯定的告訴大家，衍射其實(shí)已經(jīng)給畫(huà)質(zhì)帶來(lái)了問(wèn)題，但是這個(gè)問(wèn)題目前的影響程度并沒(méi)有達(dá)到傳說(shuō)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(jì)，實(shí)際分辨率與理論像素的差距會(huì)進(jìn)一步拉大。

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

    總的來(lái)說(shuō)，衍射會(huì)影響到一臺(tái)相機(jī)畫(huà)質(zhì)的上限，但是目前絕沒(méi)有嚴(yán)重到讓你的高像素新品比老相機(jī)更差，換個(gè)角度說(shuō)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(wú)論哪一檔光圈都是如此。所以說(shuō)如果你購(gòu)買(mǎi)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！