CCD的尺寸与画质之间的关系

CCD的尺寸与画质之间的关系现在数码相机的品种和数量绝非前几年可比，从APS-C单反到消费级小DC机，多得让人眼花缭乱，各类规格型号也名目繁多，给购买评定性能的朋友造成不便，至少本人在购买时就体验了一回麻烦，很多产品完全是“利润的产物”，换汤不换药，徒有其表。撕开高像素虚假的外表，也撇开镜头的素质，就是那片感光器件的规格了。毫无疑问，面积越大，图像质量越高，然而厂家提供的广告资料往往不标明具体的尺寸，这点尤其是在家用级数码相机上更甚，往往用1/2.5，1/1.8，2/3这样的比例来描述CCD的规格，还有APS-C系统，4/3系统，3/2系统，规格等等，让人不知所云，不明白的人还会误认1/2.7的CCD比1/1.8的大。特绘制出一张市场主流厂家、主流相机和主流CCD/CMOS的规格表，非常直观，留给自己玩玩，现贴出来也可以给各位准备购买相机的朋友参考，可以少走弯路。特殊规格的CCD就没有列入，普通人也用不到。一、APS-C系统，4/3系统，3/2系统，是指CCD的长宽比，比如35mm胶片的规格是36*24mm，宽高比是3：2，数码相机沿用了这个规格，这个规格被称为全画幅，这个规格也是具有最优的视角美感的尺寸，被多数单反机采用。1、APS-C系统：指比全画幅小一号的规格，但仍具有3：2的长宽比。2、3/2系统：凡符合3：2的长宽比CCD/CMOS都是3/2系统，APS-C也是3/2系统。3、4/3系统：是松下与奥林巴斯公司联手制定的一个单反CCD标准，长宽比是4：3。4、单反系列都标明CCD/CMOS长宽尺寸，各品牌都有自己的规格，没有CCD研发能力的厂家，就采用配套的CCD，因此不同品牌的相机也有相同规格的CCD。5、不同厂家采用了不同规格的CCD尺寸，因此存在不同镜头的换算系数，这个系数是由CCD的大小决定的。比如尼康的APS-C系统是1.5，而佳能的APS-C系统是1.6，因此尼康的CCD要比佳能的大。对于镜头来说，CCD尺寸决定了其焦距，镜头规格沿用了胶片35mm的规格，对于全幅相机而言，28mm的镜头就是1的焦距系数，到了APS-C系统中，就要高于28mm了，因为感光面积小，相当于裁剪了一部分画面，焦距就等于拉长了。28mm的广角在尼康APS-C系统中变成了42mm的准标头，在佳能APS-C系统中变成了44.8mm准标头，从另一角度看，APS-C系统的单反相机，实质上是在浪费镜头焦距。假设有一台72*48CCD相机，如果将28mm装上去，就成了14mm鱼眼头了。理论上的焦距是这样，由于28mm广角点并没有使用大广角消除畸变和色散的技术，这样图像质量就不如14mm的专门广角头。二、消费数码机的规格1、消费数码机的CCD非常小，不直接标示长宽尺寸，而是用对角线的比例来标示。比如1/2.7，1/2.5，1/1.8，1/1.7，1/1.6，2/3等，光是这个数值是看不出具体的规格的。2、衡量比例必须有一个标准，这个标准是沿用最早CCD应用在摄像机上的标准，指长12.8mm×9.6mm的面积，其对角线为16mm，所谓的1/2.7，1/2.5，1/1.8，1/1.7，1/1.6，2/3等，里面的分子1就是16mm，分母越大，CCD越小。因此，1/2.7的CCD对角线只有5.9mm，长为4.74mm，宽为5.55mm，这块CCD就只有小指甲盖那么大了。市场上多数家用级数码是1/2.5和1/1.8规格，1/2.5换成具体的尺寸是：5.12mm×3.84mm，而1/1.8规格的尺寸是7.2mm×5.4mm3、消费数码CCD仅仅反映对角线比例，而不是长宽比例，单反系统既是长宽比例，也是对角线比例。4、消费级CCD的长宽比基本上是4/3，由于CCD太小，因此有效并全部利用CCD面积就能提高图像质量。有些消费级数码具有3/2的长宽比的功能，但这种功能却牺牲了上下两部分一些CCD的面积，本来才是小指甲盖那么大的CCD，还要牺牲一些，实在不该，因此用小DC数码拍照时，尽可能一次性构图到位，避免在后期PS中剪裁，把有限的CCD面积全部利用上。这点于单反就不同，单反的CCD/CMOS面积大，即使是裁掉一部分画面也足够保证图像质量（屏幕上观看照片）。当然，这不是鼓励不用心构图，而是相比较而言，能全部利用CCD感光面积当然是摄影的一条原则。三.CCD尺寸的含义CCD尺寸是怎样规定的？CCD（包括CMOS感光元件）的面积是按其矩形对角线英寸长度为指标的。这和定义电视屏幕尺寸类似。1英寸是25.4毫米。1/2.0英寸、1/1.8都是指CCD对角线有多少分之一英寸长，分母小的其分数值就大，相应感光元件面积也大。1/2.0英寸、1/1.8英寸之间的差别到底有多大?通过以下的分析和面积的具体计算，就一目了然。因为通常CCD面积是4:3的矩形(个别专业领域有采用正方形的)，1/2.0英寸、与1/1.8的具体面积可以由对角线长度来推出。根据“直角三角形斜边的平方=两直角边的平方和”的定理，把斜边的平方除以矩形两边比值数各自平方的和，得出一个系数，再用这个系数分别乘矩形两边比值数的平方，分别得出两直角边的平方，再开方后得出矩形的两个边长数值，最后将其相乘就是所求矩形的面积。例如：CCD对角线长为1/2.0英寸，矩形长宽比是4:3，计算过程如下：第一步，单位换算，还是将英寸换成毫米看起来更方便，对角线长为1/2.0英寸，就是25.4毫米×（1/2.0）=12.7毫米第二步计算出系数12.7毫米×12.7毫米/（4×4+3×3）=6.4516平方毫米（系数大小）第三步求出长边长度：6.4516平方毫米×（4×4）=103.2256平方毫米，将其开方，√103.2256平方毫米=10.16毫米（长边值）第四步求出短边长度6.4516平方毫米×（3×3）=58.0644平方毫米，将其开方，√58.0644平方毫米=7.62毫米（短边值）第五步求出CCD面积（长边值）10.16毫米×（短边值）7.62毫米=实际面积77.4192平方毫米。同样方法计算出来的1/1.8英寸CCD的面积是95.53平方毫米，可见：1/1.8英寸CCD面积是1/2.0英寸CCD面积1.2328倍，（对比一下，35mm胶片面积大小为36x24mm=864平方毫米）比较的结果就是：1/1.63英寸的CCD感光面积为116.56平方毫米（大小为12.46mm*9.35mm），是135胶卷面积的13.5%1/1.8英寸的CCD感光面积为95.53平方毫米，是135胶卷面积的11.05%1/2.0英寸的CCD感光面积为77.42平方毫米，是135胶卷面积的8.961%佳能500D单反机的CMOS为22.3mmX14.9mm=332.27平方毫米，是135胶卷面积的38.46%（但也有说数码相机中的1英寸是16mm，不是25.4mm，到底是多少？我搞不清楚！）而前面说过：CCD面积越大，能容纳感光元件越多，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低，表现在成像效果上越好，也就是图像细腻、层次丰富、色彩还原真实、相同条件下，能记录更多的图像细节，各像素间的干扰也小，可以更加胜任弱光条件下的感光、支持数码图像稳定器对像素资源的占用，另外还可提供对拍摄更大照片尺寸和更高照片精度的选择。如面积不变，单纯增加像素，单个像素的感光面积肯定要缩小，不但热稳定性会变差，且有曝光不足的可能。如果既要增加像素又想保证持图像质量，就必须在维持单个像素面积不缩水的前提下增大CCD的总面积。而大尺寸CCD加工制造技术要求高，成本也非常高。在选择和评价CCD尺寸时，1/1.8英寸要比1/2.0英寸好一些。