相机画幅重要么?

2017年08月30日 23:15来源于:头条

作为一名m43用户确实在拍摄人像方面感到了细节表现的不足,目前主要使用定焦,是应该继续购买m43卡口镜头还是应该就此打住,然后等时机成熟购买大底相机?

当前,传感器大的画质就好,已经成为共识,所以在选择相机时,首要一条就是看传感器大小,全画幅受到普遍喜爱。对于4/3的小画幅不削一顾,认为画质一定不好,就是低档相机,针对这个问题,说说我的看法。我若凡凡一说,必然说我胡诌,瞎忽悠,我采用图表,数据说理,证明我说的真实可信。

决定图像画质好坏,首要的是镜头的质量,接下来是图像传感器,还有图像处理引擎的水平,今天的话题只说传感器。

单纯看传感器面积大,就断言画质好,说的很不全面,只说了问题的一半。就传感器而言,传感器每个像素獲得的光量多少才是决定了画质好与坏的关键因素。请看图


此图是传感器最小感光单元,像素的光电转换特性,横坐标是像素得到的光量,竖坐标是在光作用下像素输出的电信号。里面的曲线代表了像素的光电转换特性。假如是那条细斜线就好了,光的一点点变化,输出的电信号也随着变化,相机就能够逼真还原出外界的景象。遗憾的是那条粗弯曲线才是真实的特性曲线。A点以上近似直线,画质比较理想,(光太强,也有饱和问题,就是曲线拐弯了,容易解决,缩小光圈或用减光镜就OK了)A点以下光量已经变化了,可是输出的电信号几乎没变,图像黑乎乎的,没有了层次。于是我们都希望每个像素得到的光量都在A点以上才好。

光量=光强度×像素面积

加大传感器面积这一点得到了广泛关注,但是,只是笼统地说传感器要大的,不是强调像素本身的面积,在像素高图像细腻的忽悠下,片面的追求高像素,就不再关注像素的面积大小了。另一个至关重要的因素,就是照在像素上的光的强度,关注的人少之又少了。看下图


图中有大小不同两个传感器,分别按图所示布置,A是4/3画幅传感器,和镜头的距离20mm,B是全画幅的传感器,因为传感器前面有一个大小和传感器相当的反光镜,造成传感器和镜头距离比较远,大约40mm(实际是42±2mm,不同品牌略有不同)面积B是A的4倍,光强则B是A的1/4。在同一个镜头情况下,4/3小画幅光强是全画幅的4倍!小画幅同样有很好的画质的原因就在于此,这一点几乎被人们忽略了。有人说相机里的光分布我看不到,感觉不到,那就做个简单实验,用一个老式电筒,去掉漏斗形反光镜,在距离墙壁一尺,你会看到一个挺亮的圆,当电筒距离墙壁二尺,你会看到那个圆大了好多,实际是4倍前者,同时,你也可以看到亮度暗了很多,也是前者1/4。这个实验也证实了,光源一定,面积大光强就弱的事实。


此图是全画幅半画幅的关系

半画幅为了兼容其它镜头,镜头到传感器距离也是大约40mm,传感器的光强同样也是小画幅的1/4。

大画幅传感器,为了加大光强,唯一的办法就是提高镜头的进光量,也就是加大镜头的口径,根据光圈的公式,

F(光圈)=L(焦距)÷D(口径)

因为全画幅后焦距L比小画幅大一倍,要保证和小画幅有相同的光强,镜头的口径必须比小画幅镜头口径大一倍才行。

这有啥难的,不就是多用一点原材料呗,事实上并非如此,某4/3小画幅24~80F2.8镜头口径62mm,单反相机镜头的确粗大笨重,但是谁见过这个焦段(超长焦段除外)口径达到124mm?,的确没有。问题不那么简单,因为球面镜近轴光线,和远轴光线焦点不重合,口径越大越严重,口径不能随意加大。如图


口径越大,A点和B点越远,成像越模糊,锐度越差。而且畸变,色散也随着口径加大变坏。单反的旗舰镜头为了克服这个问题,用了好几个非球面镜片,高透光率镜片,高折射率镜片,低色散镜片,并且做了认真的光学校正,才实现了目标,可是价格一下子上去了,一个镜头的价格比机身还要贵好多,普通摄影爱好者只能望而兴叹了。小画幅微单镜头,三倍变焦,有好多F2.8恒定光圈镜头,而单反大量的是F3.5~5.6光圈镜头,用料一般,没经过认真光学校正的中低档镜头,还有是大家所说的狗头。人们常说F8没狗头,当光圈缩小到F8就是小光圈了,光圈的叶片把远轴光线遮挡了进不来,用的都是近轴光线,画质自然好一点,就是这个道理。

全画幅假如是4240万像素,每个像素面积是20.38平方微米,4/3小画幅如果是1600万像素,每个像素面积是14.06平方微米,全画幅是小画幅像素面积的1.45倍,假设,全画幅相机用的是旗舰F2.8镜头,小画幅也用F2.8镜头,全画幅在弱光下优越小画幅不到一级光圈。假如全画幅相机改用F3.5~5.6镜头,小画幅还用F2.8镜头,那么全画幅在广角端时和4/3小画幅扯平,考虑,3.5~5.6镜头,大光圈锐度差,全画幅画质不如4/3小画幅相机。在远摄端全画幅镜头光圈5.6小于4/3相机镜头光圈2.8两档,考虑全画幅像素面积比4/3略大,结果小画幅相机优越全画幅接近1.5档光圈,折合到每个像素全画幅得到的光量比小画幅少了接近3倍,画质如何自己考虑吧。这就是大画幅和小画幅的现实。

如果全画幅的像素减少一点,比如3000万,每个像素面积随之增大一点,(也有数据,这里省略了)情况会略好一点。

我是经过计算得出的结果,朋友往往是凭印象,感性成分大一些。

微单的全画幅同样受到摄友的青睐,赞扬声不绝于耳,请问微单全画幅相机十全十美吗?还有哪些不足,知道的不一定多了。

全画幅单反相机由于后焦距是小画幅两倍,光强下降了,微单全画幅,后焦距比小画幅还小,光强不会下降吧?结果照样下降了。举例说明,40个小朋友站成一个大方队,让另外10个小朋友站成一个小方队,你只有40块糖,给那个大方队,每个小朋友只能得到一块糖,若给那个小方队,每个小朋友能得到4块糖。这就告诉我们,面积大光强必定下降,必须靠镜头来补偿。如果补偿不够,适得其反。除此之外还有其它问题,请看下图。


BC是全画幅对角线,长度43mm,AD是镜头到传感器距离18mm那么,AB=AC=1.5倍的AD,bc是4/3小画幅对角线长。这种结构会导致全画幅出现3个缺欠。

1,四角周边模糊。

图中D点是焦点,过焦点的平面,叫焦平面,焦平面其实不是平面,是经过焦点D和镜头中心距离相等的曲面,在这个曲面上,所有的点图像都是清晰的,从图示可见,B和C点距离清晰的焦平面已经很远了,远远落在焦平面之外,弥散圈的直径已经好大了,图像自然会模糊了。4/3小画幅的b和c点虽然也不在焦平面上,但是离焦平面不远,弥散圈不大,清晰度尚好。

两个坐标纸剪的圆片,分开贴在墙上,拍照时一个安排在图片角上,一个在图片中间。放大可见,中间的坐标纸是清晰的,颜色准确。角上的毫米线已经看不到了,厘米线隐约可见,模糊不清。颜色由浅蓝变成深蓝。


下两图是放大后效果,前图位于画面中央的,后图是位于边角的



下面是4/3小画幅的照片




放大后的坐标纸可见,中心图片厘米线毫米线都是清晰。边角上的图片,厘米线很清晰,毫米线也能看清,图片颜色没变化。前幅位于中心处,后幅位于边角处。

2,有明显暗角

每个像素前面都有一个微型放大透镜,用来提高光电转换效率,中间部分,光线垂直照射到透镜上,汇聚在像素表面,转换效率高,边角部分光是以很大的斜角照在透镜上,此时就不能良好汇聚在像素表面,转换效率低了,出现亮度差异。4/3小画幅边角光线斜度不大,问题就不明显。上图全画幅边角坐标纸浅蓝变深蓝,就是例证。

下两个图,前者是全画幅,后者是小画幅,全画幅暗角非常明显。



3,边角图像畸变

当一束圆形光线,垂直照在传感器上一定是个园,以一个很大的斜度照在传感器上,投影就会是个近似椭圆形。好比一根甘蔗,垂直切断,其断面一定是个圆,若以很大斜角切断,它的断面必然是个椭圆。



下面这幅图片是小画幅拍照的,也是边角,因为斜度没有那么大,椭圆形就没那么厉害。


这些缺欠,在拍照风景,人物时,问题不突出,主体都会放到中心或者放在井字线的交叉点上,边角模糊,暗角,没有太大影响。可是拍摄文稿,地图,图表时就不一样了,边角的文字看不清了,成了废图。需要加以注意。

经过以上定性定量分析,全画幅和4/3小画幅比较,得出全画幅,如果没有旗舰镜头支撑,和小画幅对比没有明显优势,单纯追求大画幅,意义不大,没有理由小看4/3小画幅。人们赞扬全画幅,往往是把某画面局部放大许多倍看其效果,这实质检查的是传感器的像素多少,和能打印多大的画面是一样的。

当然,专业摄影,特别是巨幅广告摄影,,需要非常高的像素,必须大画幅,才能保证每个像素面积足够大,才能有好的画质。

作为普通摄影爱好者,你又不需要放大巨幅画面,不需要高像素,还有必要追求大画幅吗?小画幅相机体积重量只有全画幅一半,你还愿意背个大家伙,劳累你的肌体吗?

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相机的宽容度,代表着什么?简单的说,相机的宽容度就是图像明暗细节的容纳能力。就风光摄影来说,相机的宽容度,比像素更重要。

现在举二个例子来说明宽容度。

图一,是一张严重欠曝的图片。尼康D800E拍摄。

长城,山体漆黑一片,基本没有细节。

我通过PHOTSHOP ACR软件来进行暗部提亮,然后整体稍加修饰,看看最终效果吧。

能把藏在暗部的细节展现出来,很重要!

图二:这是一张严重过曝的图片,大面积天空惨白没有细节。飞思IQ260拍摄。

针对这个图片,我使用飞思的Capture One软件来处理,主要是亮部的压暗,然后整体修饰一下。

能把藏在亮部的细节展现出来,更重要!

下面案例,也说了说明了宽容度的问题。

相机宽容大,是不是就可以随意曝光,然后通过后期来弥补不足呢?当然不是!对摄影来说,前期拍摄最重要,前期拍的越好,后期越省力,画质也更好。

尽管相机宽容高了,可还是有极限。面对极端光比,场景不适合使用GND滤镜的时候,我们可以通过包围曝光的方式来解决,增加画面的宽容度。PHOTOSHOP ACR和LR现在都提供了基于RAW格式的HDR处理,输出的是DNG格式,简单实用效果好。

RAW格式的处理,是后期处理的重要内容。曝光的调整,特别是局部曝光的调整,是后期处理的核心。

掌握好RAW处理后期方法,一分钟出大片不是梦。

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