无限的高像素与有限的分辨率

发布日期：2012-07-09

上周，Photozone发布了尼康最新的一款广角定焦镜头AF-S 28mm f/1.8G的评测数据。我曾经在文章中表示这是一组非常有意思的数据，并且将写一篇文章专门来谈谈这个问题。值得谈论的是28mm/1.8这支新的镜头在不同幅面相机测试中有着巨大差异的表现，这将能够给予我们对于高像素的一些理性思考。

我们先来看一下这组评测的分辨率数据。从左至右分别为28/1.8在尼康D3X、D7000和1 V1三台相机上进行的测试。横坐标代表光圈大小，纵坐标代表分辨率。简单来说，纵坐标的值越高，代表分辨率越高。三种不同颜色的柱形图中，蓝色代表中央分辨率，红色代表远离中央区域的分辨率，黄色代表最边缘区域的分辨率。通过这个图，你可以直观地看到镜头在相应相机上的分辨率差异。

这三台相机的CMOS尺寸分别对应尼康的FX、DX和CX三种格式。如果你对于这三种格式不了解，那么下面这张图给你做了一个简单的解释。FX即尼康的全幅格式，CMOS尺寸为35.9mm×24mm=861.6mm2；DX即尼康的APS-C格式（也经常被称为半幅），CMOS尺寸为23.6mm×15.6mm=368.16mm2；最后，CX是尼康单电相机的格式，CMOS尺寸为13.2mm×8.8mm=116.16mm2。

28/1.8是一款全幅镜头。将全幅镜头应用于APS-C幅面的相机会有一定的优势：畸变和暗角都会明显减弱，而由于只使用了中央部分的成像区域，能够避免镜头边缘分辨率下降的问题，更好地发挥镜头的长处。前面两个问题只和CMOS物理尺寸有关，因此我没有在这里列出这些数据，因为这和我们预期的一样。但是，分辨率却和预计的有所差异。

一般来说，我们总会认为当全幅镜头应用于小幅面相机的时候，分辨率会相应表现更出色。然而在这里，事实上在全幅的D3X上，28/1.8的表现是最好的；恰恰在幅面最小的1 V1上——真不知道尼康为什么要起这样奇怪的名字——效果却是最差的。

为什么？

答案显然是因为像素密度。所谓像素密度其实是CMOS的分辨率，通常这可以表示为单个像素区域的大小。比如，对于2450万像素的D3X，它的横向分辨率是6048像素，假设每一个像素都是方形的，它的单位像素边长=35.9mm÷6048≈5.94μm。依照同样的计算方式，1620万像素的D7000单位像素边长是4.79μm，而1010万像素的1 V1单位像素边长是3.41μm。也就是说，如果只考虑CMOS分辨率的话，幅面最小、像素最低的1 V1反而是最高的！

几乎所有人都知道像素，但是大多数人都不会考虑像素密度。事实上，像素密度才是对画质真正产生重要影响的参数。在同等技术条件下，像素密度越低，单位像素的感光能力就越强，性噪比越高，单位像素的成像就越好；反之，像素密度越高，性噪比就越低，反应在画面上最直接的影响就是噪点。当然，“同等技术条件下”是一个重要的前提。技术水平会进步，同样是5μm的像素边长，今天所能实现的结果要远好于5年前的结果。看看尼康D800的出色表现就会理解这一点。

然而，无论技术如何进步，分辨率都不可能无限制提高，因为这受到许多限制，最重要的是镜头的光学分辨率限制。现在你应该明白，你要获得一张分辨率尽可能高的照片，需要两个主要设备：一是高分辨率的镜头，二是高分辨率的CMOS或者其他感光元件。感光元件和镜头两者之间分辨率较低的设备将决定最后的成像分辨率。既往，镜头的分辨率远远高于数码单反相机，然而随着相机总像素的疯狂提高。这一趋势正在逐渐改变。

如果依照D7000的像素密度制造一台全幅相机，那么它的总像素应该接近3800万像素，事实上这差不多就是一台D800。如果依照1 V1的像素密度制造一台全幅相机，那么它的总像素大概是7500万像素，一个惊人的数字。无论是3800万像素还是7500万像素，都远高于D3X的2450万像素。所以，尽管D3X是全幅相机，尽管在三者之中D3X拥有最高的像素，但是事实上D3X的分辨率是最低的。这就直接反应在Photozone关于28/1.8镜头的评测上。

在D3X上，28/1.8可以说在任何光圈下从中央到边缘都非常锐利，几乎无可挑剔。然而，在D7000上，只有在f/4以上的光圈才能获得相对较好的边缘锐度，你还必须考虑到这里的“边缘”其实并不是镜头的真正边缘。当28/1.8安装到1 V1上以后，尽管中央锐度依然不错，但是即使缩小光圈，也无法获得出色的边缘锐度。如果你看一看镜头光圈全开时候在D3X和1 V1上不同的分辨率表现，我想你应该能够对这样一支优秀的镜头——至少尼康给它加上了一个金圈——在CMOS分辨率更高情况下的痛苦挣扎。

之所以举28/1.8这个例子是因为我第一次看到了一组有极佳对比价值的评测数据。你可以质疑这些评测数据。但是，一方面Photozone总体上可以算最被认可的评测网站之一；另一方面，即使绝对数据存在问题，然而横向的相对比较应该还是客观的。

当然，这并不是说目前CMOS的像素密度已经达到了镜头光学分辨率的极限。同样来自于Photozone，同样是在D3X上表现出色的镜头，尼康AF-S 85mm f/1.8 G在D7000上依然很出色。我很想看到在1 V1上85/1.8G的表现如何。然而，无论如何，我想这个推论是没错的：目前CMOS的分辨率已经接近镜头分辨率的极限。对于最好的镜头——85/1.8历来是分辨率最高的镜头之一——或许还有那么一点点空间，但是像28/1.8、16-35/4这样的金圈镜头都已经是在勉力挣扎了，更不要说光学素质更逊一筹的普通镜头。尼康甚至专门发布了一份D800使用指南，给出推荐使用的镜头——都是最好、最昂贵的镜头。很惊讶没有50/1.4G，难道因为它不够贵？显然，制造厂商比任何人都清楚高像素CMOS与镜头分辨率博弈的结果。

我从不想卷入关于高像素的争论。比如，D800和5D Mark III究竟哪个好？今天，像素已经不是评价相机好坏的主要指标，不然的话诺基亚岂不完全胜过佳能和尼康？对于需要高像素的人，他自然能看到D800的好处并且知道如何善用高像素。确实，从画质上来说，D800几乎是一台完美的35mm单反相机；而知道如何使用5D Mark III的人，也自然会知道这台相机有多好——因为2200万像素只比2100万像素多了100万像素就认为这不算升级？对不起，你错得非常离谱。

这篇文章想要告诉你的是：理性对待像素升级，了解像素升级是一个有利有弊的过程，并且终会是有一个尽头的。而且，如果一定要我说一个观点，我认为D800的出现差不多该让像素升级的游戏画一个句号了。确实，依照1000万像素小DC的像素密度，上亿像素完全可以实现。但是，这真的是你想要的吗？更何况，除了镜头分辨率以外，衍射对分辨率的限制也是一个无法改变的物理特性。当你需要更高像素的时候，中幅相机显然是更合理的选择，就和胶片时代一样。

任何疯狂最终都必须趋于平静，数码相机的像素升级也不会例外。至少在今天看来，镜头会是CMOS分辨率无可逾越的鸿沟，而感光细胞分布密度决定的视网膜分辨率则是最后一道理性的屏障。我喜欢高像素，但是必须加上一个前提：在有意义的范围内。商业摄影师、风景摄影师、野生动物摄影师会喜欢D800，这是一台游走在镜头分辨率和衍射副作用影响边缘的完美相机。然而作为我们普通爱好者，你得仔细地问问自己，3600万像素、或者以后可能发生的7500万像素究竟给你带来了什么？同时，你更得仔细地问问自己，你为它们做好必要的准备了吗——素质最好的镜头，配置最好的电脑，还有，技术最优秀的你自己？