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--  作者:pengje
--  发布时间:2009/4/11 9:42:52

--  像素与数码图片的关系-2009修订版(2009-4-11)

这个帖子的第一版是08年7月发在旅游栏目的。想从道理上讲清白一下,讲全面点,大家可以选哒看,不过,毕竟数码相机的成象就由CCD将通过镜头投射在其上面的光影转换为许许多多纵横排列的象素,我们又一般都是用显示器来看数码照片,其实都有关系。2009年4月,我在前面加了一段,最后一段内容也修改补充哒一下。

有问题请跟帖,我再解答。

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近来讲了不少有关像素的话,这两天有空,想起写了一篇这方面的帖子,不知深浅,朋友们有什么想法与意见,请提出来,我接着写。

像素与数码图片

数码图像是由象素构成的,这大家都知道,但两者之间有什么关系,所谓图像包括数码相机拍摄的照片、电脑显示器显示的图像,其实还包括电视机屏幕上显示的图像,这些图像都是由象素点构成的。

一、数码相机成像的基本原理

常用数码相机的成像的基本原理见下图。
镜头将捕捉到的主题的影像投射到感光元件CCD上,这个影像是连续的。

CCD上密布排列整齐的感光点,其数目就是数码相机标称的像素值,如称为500万像素的机器,这个CCD上就具有大约2500×2000个感光点。当然,拍摄过程中,可根据需要,通过设置使CCD上有效的感光点等于或小于这个数值,如标称1000万象素的相机,可设置为1000W象素进行拍摄,也可以设置为700W、500W、200W或更低。形成的图片,象素越低,图片文件就越小。

按下快门时,每个象素点将感受到的亮度、色彩电信号传给相机中的图象处理系统,由该系统将亮度色彩转换为数字代码,并按一定的规律排列起来,就形成了可下载到计算机中观看的数码图片。

快门打开的时间越长,感光点上传出的亮度信号就越强,而快门打开的时间过长、亮度信号过高时,这一点上的色彩信号将被复盖,即产生我们讲的“过曝”,图片上看起来就是一个白点,没有任何色彩,这在拍摄时是应尽量避免的;反之,若快门打开的时间过短,感光点亮度信号很弱,在图点上表现出来的就是一个黑点,其色彩也表现不出来,这种情况称为欠曝,不同的拍摄内容,其数码照片中会有相应的区域是这种情况。

二、用不同象素表达同一主题

数码图象与传统图象主要的区别之一,就是在数码图象显示设备上无法用连续的线条来表达图形,只能采用不同颜色不同亮度的发光点来组成图象,这些构成数码图片的有颜色的发光点就是象素。


如用100个象素点构成一个人的图象,如图a,实际就是由横10个象素纵10个象素排列而成,用10×10表示,这样的图是看不出内容的;用400(20×20)个象素来表达同一个主题,就基本上可以看出是一个人的头像哒,用2500(50×50)个象素表达时已可差不多看清了,再进一步,用10000(100*100)个象素表示,就可清楚地看出来哒。

上例中,四个图象的大小一样,象素越少,单个象素就越大,象素之间的点距也越大,图像看起来就越粗糙。我们相机中的图象传感元件CCD的大小是固定的(S系列及大多数DC机器目前都是1/2.5英寸大小),而拍摄时形成的象素的多少是可以通过设置来改变的,同样的道理,拍摄象素设置得越多,得到的图象就看起来越细腻清晰。试想象一下上面这个框框就是相机的CCD,几百几千个象素是拍不好片子的,几十万象素就可看得清人哒,达到300~500万象素时(现在大家机器的一般水平),不光胡子都可看清楚,脸上的所有缺点就都可表现出来哒-(蓝字为0707修改内容)

同一个主题,采用越多象素来表示,图像就越清晰。由于每一个象素所表示的明暗、颜色都是由特定的代码来表达的,同一个主题,占用的象素越多,要表达它所用的代码就越多。一个图片文件实际上主要就是由象素的代码组成的,象素越多,文件中包含的代码就越多,文件的字节数就越大。

如用数码相机拍摄同一主题,用200万象素拍摄,形成的文件为500K,而采用500万象素拍摄时,文件的字节数就会差不多1M(1000K)了。当然用500万象素拍摄所得到同一主题的图像,应该清晰得多。

三、计算机显示器的显示原理


以大家熟悉的湖南知青网为例,平时我们离屏幕约1尺5远时,看到的是白底红字,但放大来看,文字图形就也都是排列整齐的象素组成的。一个象素点中实际包含有红黄蓝三原色,都是一样亮时,总体上看起来就是白色,如背景;红的亮而其他的暗,看起来就是红色,如字体。

若不更改显示器工作参数的话,显示器上象素之间的距离是不变的,象素也是一样大小,整个屏幕上的象素数目不变。当然不同大小尺寸的显示器,其显示象素可能不同,如1024×768,1280×1024(宽×高)等等。

四、用显示器观看不同象素的图片

由于显示器上的象素一般是固定的,若用同一台显示器来分别观看图a-d四个图象时,就分别如下图所示


象素越少的主题看起来就起小,象素多的同一主题看起来大,也清晰得多。

我们采用不同象素值的设置来拍摄同一主题,在显示器上看图时,若不对图片进行放大或缩小操作,那也是类似的情况。若拍摄距离不变焦距不变,采用较高象素设置拍摄的照片在显示器上看起来,同一个人的人脑壳比用低象素设置拍摄的要大得多。

五、小结
知道了数码图片与象素的大致关系后,平时我们拍摄时,可以根据这个道理来采取一些对策。
1、我们拍摄结构较复杂的主题时,应采用较高的象素设置进行拍摄,这样容易得到清晰的主题,如是1000W象素的机器就设置为1000W,而不要设置为200W拍摄;

    当采用较小变焦倍数的相机拍摄距离较远的主题时,更应采用最高象素设置,这样指定主题所占有的有效象素较多,易得到较清晰的主题图象,在同一台显示器上看起来图形较大较清晰。

只有当拍摄要求不是很高的照片时,可采用较低象素拍摄,这样主题不是很清晰,但所得的文件字节较少,占贮存空间较少;

2、若拍摄人物的头象特写,应尽可能采用本相机的最大或较大变焦倍数,即一般是将变焦杆向右边拨,取景器中的人脑壳较大,这样,通过镜头投射到CCD上的有关人脑壳的象素就多,成像就会清晰些。

3、对于较小变焦倍数的相机,想拍清晰的人物特写,一般应走近点,取景框中的人脑壳越大,有关内容成像时象素也就会越多。

其实,就是使用长焦相机,因焦距越长受抖动的影响越大,故在光线不好的时候,也应该采用较小焦距,争取走近点拍好些。

当然,利用这个机会还是讲一句,讲是要走近点拍,若还有其他拍摄者拍摄同一主题时,切记要注意不要挡其他拍摄者的镜头,至少不要总在站在大家都在拍摄的主题前面,否则人家的照片中,尽是你的后脑壳。



--  作者:乡音
--  发布时间:2009/4/11 13:15:03

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  先传同一张照片 强光下iso感光度100 光圈 7.1  和 曝光时间 1/400秒 PS上用了不同的方法处理 

 有朋友指出这 片片(原片)的细部不清晰 我想这个细部,是不是就是彭老师就的像素,因为我没能正确把握光钱的强度设置好各种相差数据故没正常表现出来呢?借着彭老师的这个教学帖,先大胆提问题 



--  作者:哥巴
--  发布时间:2009/4/11 18:29:18

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深入浅出,好教材。
--  作者:笔架山人
--  发布时间:2009/4/11 21:59:25

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讲得真好,连我这个蠢学生都看懂了!
--  作者:pengje
--  发布时间:2009/4/11 22:14:46

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多谢各位领导的鼓励!

回乡音姐:这组片子中,花是清晰的,若花是主题,对焦也是没有问题的。不知细部是指那里,拍特写,一般主题是清晰的,其他的地方则都是不同程度的模糊。只是我不太理解除花以外,为什么其他地方那样黑?全黑的点颜色也是看不到的。是故意调成这样的?不过这个问题与主题的清晰没有什么关系。


--  作者:乡音
--  发布时间:2009/4/11 23:37:41

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以下是引用pengje在2009-4-11 22:14:46的发言:

回乡音姐:这组片子中,花是清晰的,若花是主题,对焦也是没有问题的。不知细部是指那里,拍特写,一般主题是清晰的,其他的地方则都是不同程度的模糊。只是我不太理解除花以外,为什么其他地方那样黑?全黑的点颜色也是看不到的。是故意调成这样的?不过这个问题与主题的清晰没有什么关系。


  回彭老师:看了你的回复,我特意抓了一张图上来。

  
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  这张照片也是那天陪堂姐时在清晖园里拍到的,因为是近中午12点,阳光相当强,这支花是在树丛下的一处水中(笔教授下次过来时也会看到的,我会再去拍一次)强光穿过树叶落在水面上,就成了片片上的亮处和黑处。我不知道朋友说的是花的细部不清楚还是指暗处背景太暗不清晰,故向老师提问。


--  作者:pengje
--  发布时间:2009/4/12 0:23:43

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回乡音姐,我觉得这张照片的取材有些问题,强日光透过来一点射在花上,这样的情况要正确曝光是很不好办的,如这张片子,花的曝光正确,其他没有光照的地方就肯定欠曝,黑的。当然若根据构图的指导思想要这样体现,也可以,但从这个题材来看,过黑的背景对主题缺乏烘托作用。从直方图看,这种情况下,色阶也是不太好调的,若动右边的滑块,花瓣子上就会出现过曝。

而若拍摄时是根据暗的地方测光,那花就肯定会大面积过曝。

不知这位朋友是不是这个意思。要不再去直接问问他(她)?


--  作者:乡音
--  发布时间:2009/4/12 8:50:09

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以下是引用pengje在2009-4-12 0:23:43的发言:

回乡音姐,我觉得这张照片的取材有些问题,强日光透过来一点射在花上,这样的情况要正确曝光是很不好办的,如这张片子,花的曝光正确,其他没有光照的地方就肯定欠曝,黑的。当然若根据构图的指导思想要这样体现,也可以,但从这个题材来看,过黑的背景对主题缺乏烘托作用。从直方图看,这种情况下,色阶也是不太好调的,若动右边的滑块,花瓣子上就会出现过曝。

而若拍摄时是根据暗的地方测光,那花就肯定会大面积过曝。

不知这位朋友是不是这个意思。要不再去直接问问他(她)?

  我想,至少我要的就是彭老师这些话!以后逢这种场合还是不拍为妙。 也许是我这位朋友想要听的,他比我会拍得多,但是说不出所以然来。