攝像頭的像素與分辨率之間的關系

最近在看攝像頭的驅動, 一直沒搞懂像素和分辨率之間的關系, 特收集來學習一下：

我們買數位相機或是評價相機功能的時候，常常提到相機的“像素”這一概念，認為像素大的相機就好，就能拍出精細的圖檔來，現在有的高檔數位相機的像素數高達上千萬，一般的家庭用相機的像素達到了四百萬到五百萬。是不是我們購買相機的時候，“像素”就是我們評價相機和追求的唯一參數？答案是否定的，這裡首先要弄清像素的基本概念。

“像素”是相機感光器件上的感光最小機關。就像是光學相機的感光膠片的銀粒一樣，記憶在數位相機的“膠片”（存儲卡）上的感光點就是像素；要想得到分辨率高（也就是細膩的照片），就必須保證有一定的像素數；是不是像素高的相機拍出的照片就一定比像素低的相機拍出的照片清晰呢？這首先要弄清一個概念，照片的清晰度不是取決于像素數，而是取決于像素的“點密度”（就是圖檔的分辨率）（用ppi表示，機關是“像素/英寸”），“像素數”和“點密度”是兩個概念，“像素數”（點數）是感光點的總量，而“點密度”是機關面積上的點數（像素點），隻有機關面積上的感光點數越多，拍出的照片才越細膩。是以，反映照片清晰程度的參數是“點密度”（圖檔分辨率），而非總的點數。像素雖高，若印的照片也很大，其“點密度”并不高，照片也不細膩；相反，像素不高，若隻印很小幅面的照片，也可以得到很細膩的照片。是以确切地說，像素高，意味着能拍出幅面大的照片；是以，“像素”的高低，表示着照片幅面的大小；這樣說來，我們購買相機的時候，就要考慮你準備拍攝的照片的最大尺寸是多大，再決定要求的像素數。若你準備開影樓或做廣告，需要放大很大幅面的照片，就需要選擇“最高像素”高的相機；若隻是家庭使用，不準備放大很大的照片，也就不必追求太高的像素數。當然，高像素的代價是高價位，是以使用者在選擇相機時，既要考慮自己的實際需要，也要考慮經濟承受能力。

我們在使用數位相機拍照時，往往有幾組數字供我們選擇：

640×480, 1024×768, 1600 ×1200， 2048×1536，……

每一組數字中，前一數字表示在照片的長度方向上所含的像素點數，後一數字表示在寬的方向上所含的像素點數，兩者的乘積，就是像素數；例如1600×1200＝1920000≈2000000，就是200萬（像素）。

具體來說，圖檔的分辨率決定于圖檔的像素數和圖檔的尺寸（幅面），像素數高且圖檔尺寸小的圖檔，即機關面積上的像所含的像素數多的圖檔，其分辨率也高。在圖檔處理軟體上打開圖檔時，就會看到一組數字，有圖檔像素數，文檔大小（長、寬的尺寸）；根據此資料，即可計算出該圖檔的分辨率；計算的方法是，以其在長度方向上的像素數，除以長度的尺寸數（英寸）；或以其在寬度方向的像素數，除以寬度的尺寸數（英寸）。例如以圖檔的像素是640×480，其尺寸大小是：長：3.556寸，寬：2.667寸；該圖檔的分辨率就是：640÷3.556＝180（像素/英寸），或480÷2.667＝180（像素/英寸）。再如，一圖檔的像素是640×480，其尺寸大小是：寬9寸，高：6.7寸，該圖檔的分辨率就是：640÷8.9＝72（像素/英寸）。分辨率才是圖檔清晰程度的标志，在分辨率一定的情況下，像素值是圖檔的幅面的标志。像素值大，隻能說明該圖檔的幅面大，并不能說明其清晰程度，清晰程度如何，則要看其分辨率的大小。

拍攝時，每個相機都有幾組不同的像素值供我們選擇，我們應怎樣設定像素的大小呢？首先說明，設定的像素大（文檔大），占據記憶卡的資源也大，記憶卡所能容納的圖檔數目也就少，即能拍攝的照片少；反之，設定的像素小，能拍攝的照片就多；假若我們想多拍照片，就把像素設定的小一些；假若我們想在後期放大照片，就設定高像素。

前面提到，照片的清晰程度取決于圖檔的分辨率，也可用“點密度”（機關面積上的點數）來反映；在保證照片清晰的前提下，我們如何選擇像素值呢？這就要看我們準備列印多大幅面的照片了。肉眼所能分辨的最小距離是0.1mm, 1英寸(圖檔大都用英寸表示)是25.4mm, 也就是說圖檔分辨率高于254（像素/英寸）的圖像的清晰度，在眼睛看來是沒有什麼差別的，其實，在實踐中，分辨率大于100（像素/英寸）的圖檔已很難用肉眼分辨了，三星牌的傻瓜相機的圖檔分辨率隻有72像素/英寸，但其感光器件品質好，拍出的照片也很清晰；有的家用的較為高檔的相機的圖檔分辨率也隻是達到180像素/英寸。是以，拍出照片的清晰程度取決于多種因素，并不是隻決定于相機的像素數和其圖檔的分辨率的大小。

還要說明一點的是，平時我們所說的照片大小都用“寸”來表示，“寸”是個長度機關，怎麼能表示照片的面積呢？原來大多數照片的長寬比例大緻是4 ：3, 我們通常所說的5寸照片（5×3.5），就是：長度是5英寸，寬度是3.5英寸；但人們習慣地以其長度來表示照片的大小，再如6寸照片，就是長6英寸，寬4英寸。還要注意一點，10寸照片的面積并不是5寸照片面積的2倍，這一點你隻要做個計算就知道了，這裡不再贅述。

1英寸＝25.4mm, 5寸的照片換算成厘米就是長度為：2.54cm×5＝12.7cm, 寬度為：2.54cm×3.5＝8.89cm,

那麼要拍照清晰的5寸照片要求的像素數應該是多少呢？按照前面所提到的根據肉眼的分辨率的要求，在每英寸裡含有72個像素點(即圖檔分辨率)以上，就可拍出清晰的照片，假如我們按圖檔分辨率為120計算，5寸照片在長度方向上應有：120×5＝600（像素）， 在寬度方向上應有：120（像素/英寸）×3.5（英寸）＝420(像素)；是以，在5寸照片的面積上含有的像素數應為：600×420＝25（萬），也就是說我們設相機的最低像素值“640×480”像素，（30萬像素）即可拍出十厘清晰的照片來。按此類推，拍10寸照片有115萬的像素即可；實踐可知，隻要達到200萬的像素，足可拍出十厘清晰的10寸照片來。由此看來，作為家庭用的數位相機，有400萬像素就足以夠用了。

附帶說明一點，DV機（錄影機）的說明書上标出的像素值都很低，大都在100萬像素一下，這是怎麼回事呢？像素要求與TV機(照相機）不同，照相機拍攝的照片是單幅畫面，是靜止的，若畫面的分辨率太小，就不清晰，不細膩；而DV機拍攝的是連續的動态畫面，每秒鐘要拍攝十幾幅倒幾十幅，播放的是一個連續的畫面，即是每幅畫面的分辨率不大，由于視覺滞留的原因，肉眼看起來仍很清晰；和照相機相比，在分辨率相同的情況下，80萬像素的DV機拍出的影像已經非常清晰了。這就是對錄影機像素要求不高的原因。

還有一個現象是，有的低檔次相機的最高像素也很高，有的達到600萬，（拍出來的照片很大），分辨率也不是很低，但是并不清晰；這是什麼原因呢？原來照片的清晰程度還與相機的感光器件有關，感光器件是數位相機的心髒，就像光學相機的膠卷一樣，是記錄資訊的載體，是成像的感光材料，是數位相機的“膠卷”。感光器件的品質和大小直接關系到成像的品質，是衡量相機檔次的一個重要因素；目前相機使用的感光器件有兩種：CCD和CMOS,前者的成像品質高，但制造技術複雜，成本高，一般高檔次的相機都使用CCD；在相同分辨率的情況下後者價格便宜、省電，但成像品質較低，是以低檔次相機大都使用CMOS感光器件，雖其标出的像素很高，可成像品質大不如前者。即使使用的感光器件相同，感光器件的大小也影響成像品質，感光器件面積大，能記錄更多的圖像細節，圖像就清晰。要說明的是，随着工藝的發展，CMOS也顯出了巨大的發展前景，一些廠家已研制出了成像品質很高的産品，是以現在有些高端相機産品的感光器件也是使用了CMOS。

總之，購買數位相機時的選擇，要涉及到很多因素和參數，像素值僅僅是其中的一個參數而已