400W像素的HTC One拍照样张

人眼到底需要多少划素才能感觉舒服。 一个人那样高的超级漂亮海报灯箱，它的原图很少含有超过 100万真实划素。经过三色或七色分色喷印后也是只有1000~3000 万个划元 (color Sub-pixel)。 那在 1920X1080 27吋萤幕，及 3~5 吋小液晶萤幕上需要多少真实划素。才能感觉清晰。

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         下面这张图只有600X400= 24万划素，是 400万的 16分之1请按 CTRL+鼠标滚轮 将他缩为4.7吋对角线 (就是你食指到拇指端长度)看看够不构精细。
  
  
         一个画面的品质主要是由 分辨率、对比动态、色饱和、讯噪比....... 决定。
   分辨率 : 主要是由CMOS划素及玻璃镜片品质决定。 对比动态: 主要是由 CMOS 每个划元面积加上制程能力决定。 色饱和 : 主要是由CMOS 滤光膜及玻璃镜片品质决定 讯噪比 : 除上述外 CDS AGC-AMP DSP 室温 电磁干扰及所有电子元件都有关系。
         其中则以动态比对画质影响最大。 有人说没有分辨率，动态有何用? 其实分辨率也是一种小区域动态比。 以现在的主流手机大小厚度，1/3吋CMOS 相机几乎是极限尺寸，1/2吋或更大之CMOS虽更好，但很难塞入，火山口会很大。 1/4吋体积虽小但会损失动态 33%，所以可能会被渐渐放弃。
  
  甚么是动态
       举起你的手机、小相机、拍一下路边红绿灯及小绿人，疑!! 怎么变成小白人，红绿灯怎么变成 白、白灯加红绿框。相机坏了吗? 回家换价值15万元的高级单眼相机 D-800 加高级镜头 24-70mm F2.8 再照一次，嗳! 怎么还是一样，缩小光圈再照一次，还是一样，再缩小光圈看看..................这就是动态不足，因为 CMOS 上的三色资讯已全部饱和而无法分出颜色。
    
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•       人眼之杆状体 等效ISO感度约在 800~1600 左右， 锥状体等效 ISO感度约在100~200左右，因人而异。又因网膜上面的感光化学成分可以在30~180秒钟替换成另一组药水，所以在暗处一段时间后，ISO 感度会再提高，但是色分辨力会大幅降低。(所以很多梦是黑白的可能是因为比较省电、省内存。)
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        人眼之瞳孔光圈一说是约在 F=1:1~1:8 左右，也有一说是 F1:8~1:11 它是用人肉做的自动光圈。 在一般生活范围应可以假设约在 F=1:8 附近
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         网膜底片之动态比因种族而异，有一说是 1,000,000:1 但我认为可能高估了，那可能是含瞳孔自动光圈，加大脑 HDR 多张影像组合计算后的 动态-动态比。
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         人眼如果瞳孔不缩放，眼睛不乱动，只看一次，不用大脑做动态 HDR 影像组合，其动态应在 1000:1 ~3000:1 附近。 
   那相片、海报灯箱、萤幕要做到多少对比才能使人眼感到愉快呢?
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        实测结果是要 50:1 以上的动态才能使麻瓜的眼睛觉得可以接受，要 100:1 以上动态才能使经过训练的眼睛觉得好看。但是既然人眼的本质动态可达 1000:1 以上。那么它的视觉经验是可以训练的，一旦大家都看到过动态好的像片，就回不去了。当人们都发现"对比动态" 比 "分辨率"重要时，一场眼球**即将开始。所以CMOS可能会越用越大，直到能产生 1000:1 之影像。当然如果出现像 BSI那种将感度提升3倍之新科技，就更好，假如类似 Foveon 的方法有大突破，就又有机会再提升2~3倍，顺便也可解决 Color Bayer 产生之问题，希望有一天人类真的可以将3个Photo cell 叠在一起，上层感应蓝光，中层感应绿光，下层感应红光，各色光各依波长钻入矽晶中不同深度，对不同深度之 Photo Cell 起作用，就如同彩色负片或幻灯片一样，当然 LCD 萤幕当然也要有相应的配合。
  
   请看下面两张照片你会喜欢哪一张
  
  
  
  
  
   划素战争:
        手机一但因尺寸限制，而选择采用1/3吋之 CMOS， 那划素应选多少呢?
  以现在IC 制程水准要将1/3 吋CMOS 做到 100:1 动态，划元 (element)一定要要大于 2X2微米。所以1/3吋 CMOS就只能挤进100万划素pixel，即400万划元 element。
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         再以镜头制程考虑，现今商用1/3吋CMOS 用的全玻璃3~5镜片镜头的空间频率分辨率 (line pair)，色像差 (abbreviation)还算够用。假如为了缩小手机厚度而改用2片或更少镜片，那色像差就会更大。如要做到 1300万划元，量产就很难稳定，而且色像差容易变更坏。所以若以现今非球面玻璃镜头科技考虑，400~800万划元应是甜蜜区。
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         这张图在你的 27吋萤幕上应有 4X6 吋以上吧! 知道他有多少划素吗? 960X640=0.614 M 看~ 才61万划素而已就这么漂亮。 原因不是划素多，而是对比动态高，色饱和度高。
  
  
  
  
  
        1/3吋商用CMOS 这些年来进步神速，尤其是BSI 技术使开口率大增，ISO感度提高约3倍。 CMOS 输出影像电压也由 350mV 提高到 1500mV 或更高。使影像动态更佳。所以现在手机照出之相片或摄影都非常晶莹剔透。 
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         如果以相片来源考虑，依 Minimum Sub-Niquest Sampling 之理论，讯源摄影机之空间频率分辨率应比显示器好两倍，才可消除抽样误差。长宽若各两倍总划素变成四倍。如果手机LCD 萤幕是1920X1080=200万划素。那最佳讯源应有800万划素 pixel，也就是2400或3200万划元 (Sub-pixel)(看划元是用哪一种排列)
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        但是古代CCD 在 2400万划元element 时无法每秒输出60个图场(frame) 所以专业摄影机都是使用分色镜 (chroma splitter)将影像分成RGB 三色光，再分别由3颗 800万划素之 2/3吋黑白CCD撷取影像。黑白CCD 800万划素 pixel也是800万划元 element。 乘以3正好是2400万划元。 但是它是分光组合不是磁砖(Mosic)排列。 倒很像Foveon 的相反。
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        那手机应到底如何选照相摄影机之CMOS总划素呢? 可以不可以学摄影棚用3颗800万划素呢? 或是一颗2400万划素呢?答案是不可以，因为手机顶多只可以挤进1/4~1/3吋 CCD。将来 1/2吋也许还勉强可以，但镜头会变很大，如加上自动聚焦，光学防手震，会出现很高很大的火山口。
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         所以今年最佳像机应为1/3吋 100万Pixel即 400万element之时代。 

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