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湖南知青知青大学摄影沙龙 → 像素与数码图片的关系-2009修订版(2009-4-11)


您是本帖的第 643 个阅读者
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像素与数码图片的关系-2009修订版(2009-4-11)
pengje
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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。


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2009/4/11 10:35:42
浏阳河人
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  彭老师的这个课件,是专为知青摄友写的,图文并茂,一目了然.谢谢彭老师!
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华子
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    我是读着彭老师的网络课本学摄影传P的。谢谢老师。
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2009/4/11 19:26:43
元宵
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通俗易懂,提一个问题,成像原理第一句话,“这个影像是连续的”指的是什么?
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2009/4/11 23:31:22
pengje
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回元宵朋友,这句话是指主题的光学图像的特点,相当于用单反机的光学系统看到的物体,不管换什么镜头连续地变焦,放大多少倍,看到的仍是真实的物体。

相对来讲,数码图像是以具有一定尺寸的像素组合而成,若放大到一定的倍数,看到的就是马赛克了。故讲光学图像是连续的,相应数码图像是不连续的。

这样讲不知讲清白哒冒?


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2009/4/12 0:49:16
人从众
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请教关于图片压缩问题.

用软件如photoshop把图片的像素调小,可以使文件的变小,请问这是压缩吗?

其次,也可以是图片的像素不变,把文件变小,那这里的压缩又是什么意思呢?例如jpeg格式的图片像素不变,可以使它从1--2M变几百K.

谢谢

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2009/4/14 16:48:27
pengje
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回人从众朋友:

1、采用PS将高象素的图片文件改变为低象素的文件,这是压缩,如将约2500×2000(500W)象素的照片改变为1600×1200(200W)象素,文件可以明显的减小。当然,有些细节也将丢失。

2、数码照片中,每个象素有灰度(可以看成是亮度)与色彩的情况都须采用数码来描述,这些数码的集合就是图形文件,当然不同格式的文件其描述的方式不同。一般情况下,象素较多的同格式的图片文件其字节数也相应越高。

采用光影魔术手或PS进行处理时,象素不变,但也可以在一定范围内控制图形文件的字节,如一张300W象素的原片,采用精细模式拍摄的,一般为1M多字节,通过调整,可降到数百K字节,简单地讲,这种改变主要是在简化对象素点的数码描述,可以看成是类似剃头时,头发根数不变,但都剪短了,打薄哒,这也可看成是一种压缩。当然,对于数码图片来讲,字节减少的代价就是画质的下降。


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2009/4/14 20:06:03
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谢谢,讲得很透彻!
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再请教二个问题:
其一,将照片用PS剪切,调整后存储为jpeg格式.如果打算印6英寸的照片,在"存储为"后的弹出窗口中的各项指标应如何设置为好?
其二,调整照片时自己看显示器(17英寸液晶),感觉蛮好的,但到冲印社印出来却有明显差距,有什么办法解决吗?
谢谢.

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2009/4/16 8:08:14
pengje
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再回人从众朋友:

1、若是去印制相片,不管是印多少寸的,原片的象素越高越好,保存的质量也是越高越好。

当然下限是多少就不好讲哒,我用800*600的印过5寸的,用眼睛直接看还过得去,但用放大镜看就是马赛克了。6寸的最低应不低于1024×768,一般200W或以上。我用300W象素的放过10寸的相片,也还可以。

2、这个事可能与自己的显示器有关,若色彩差别很大,那就是显示器偏色,这个问题暂时我也想不出什么好办法。若是灰度差别大,如明明在显示器上看片子较黑,拿得铺子里一洗却显得较灰,这就可能是显示器的亮度、对比度调整不当或显示器本身的质量影响。我曾发过一个帖子,用PS做了一个20阶的测试条,以此为据可调或检查一下显示器的亮度、对比度是否合适,若能调出20个条子都能分辨清楚为最好。

当然调照片的色阶时,应以直方图的状态为主要依据,显示器上看的情况为辅助依据。这样就容易与照相铺里统一起来。

当然还有一个原因,就是在有的铺子,他要根据自己的喜好还调一下色阶,就应该就是属于不可控因素哒。


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2009/4/16 8:30:00

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