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D4e8f7688963b7eec686c0758cb2ae5b (註:本文為2009/8/21首次刊出)【編按】好久不見的鳥專欄又來了!這次Bird要談的是數位相機中的重要元件:感光元件。很多人都知道,不論是CMOS還是CCD,感光元件的尺寸都是愈大愈好;但為什麼愈大愈好?道理何在?這次鳥大師就要從量子物理的角度,來替我們解惑:為什麼感光元件真的愈大愈好。由於原文頗長,本文照例分上中下三段刊出。 最近隨著Olympus E-P1的上市,帶動一股高畫質隨身機的熱潮。除了Micro 4/3系統所帶來的交換鏡頭能力外,E-P1在接近隨身機的體積內能達到接近DSLR的畫質,更是為人所津津樂道。

E-P1不只將幾台曾是隨身機機王的高畫質機種如Canon G10、Panasonic LX3等遠拋在後,更號稱能和眾DSLR大哥們平起平坐。在這小巧的機身裡,究竟是什麼魔法讓E-P1能有如此本領?

其實答案很簡單,一切都只是因為E-P1的感光元件比較大片而已。講完了。

不過,我知道你一定還想再多聽一點,所以我們就來好好聊聊「尺寸」這個問題吧。

真的就只是大而已

感光元件,就是數位相機裡用來取代底片的那一小塊半導體元件,在這小小的晶片上,排列著數以千萬計稱為「像素」的小單位,用來感測影像。你有沒有發現,相機越是高檔,感光元件就越大片?圖一的感光元件大小是照正確的比例繪製的,如果把全幅的感光元件和最右邊的1/1.8”感光元件放在一起,就好像雞排和雞米花放在一起一樣。

CCD01

▲各種感光元件的大小比例。

像 Canon EOS 1Ds、Sony Alpha 900 這些高檔相機的感光元件做這麼大片,難道只是為了保有和底片一樣的焦距嗎?我們可以再從另外一個角度來看這個問題:像素的大小。

CCD02
▲常見數位相機的相素大小。

表一列出了一些數位相機的像素大小,從最高檔的專業級單眼到手機都有。像素是一顆顆方形的小單元, 排列在感光元件上。一般來說,因為某些設計上的考量,除了一些很少見的例子外,像素多半是正方型的,因此我們若知道感光元件感測區域的邊長,將邊長除以該方向的解析度,就可以得到像素的大小。

以 Canon EOS 5D 來說,它的感光元件是 135 底片的大小,也就是 36mm * 24mm,而它的解析度是 4368 * 2912,我們可以這樣算出水平方向的像素邊長:

36 (mm) / 4368 = 8.24 (um)

垂直方向亦同:

24 (mm) / 2912 = 8.24 (um)

看到沒,像素真的是正方形的。

8.2um 是多大?人的頭髮大概是 80-100um 粗,所以在頭髮的斷面裡大概可以排下十個以上的像素。看起來很小,對不對?但是在表一列出的數位相機中,8.2um的像素大小已經是第一名了,將近是最後一名的Nokia N95的四倍。

感光元件的大小,跟相機的售價成正相關,但真正決定影像品質的,其實是像素的大小。像素越大,影像的品質就越好。在低照度的場景中,大像素的相機更能拍出清晰、低雜訊且有用的影像,而在高動態範圍的場合下,大像素能保留更多影像的細結。這一切的關鍵,其實是光電二極體。(未完待續)

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1.  jscorpio (發表於 2009年8月22日 01:31)
"但是在表一列出的數位相機中,8.2um的像素大小已經是第一名了,將近是最後一名的Nokia N95的四倍。"


這裡的最後一名是指像素大小?還是感光元件大小?
看起來N95還比G10強耶??
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2.  chico (發表於 2009年8月22日 14:34)
應該是每單位像素的感光元件面積,雖然剛看時我也被搞混 XD
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3.  Twitter Trackbacks for [鳥專欄]大,真的比較好:淺談數位相機的感光元件(上) – PCADV實驗室 [pcadv.com.tw] on Topsy.com (發表於 2009年8月22日 14:37)
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5.  KeyGirl (發表於 2011年5月24日 01:06)
想請問一下,如果感光元件大,像素小;跟感光元件小,像素大,那要選哪台。
像canon s95跟canon sx210is比起來就是這樣的狀況。
s95的感光元件1/1.7 吋 ,像素一千萬;
sx210感光元件1/2.3 吋,像素一千四百萬。
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6.  林哲坎 (發表於 2011年11月05日 20:46)
您好
不好意思我數理不太好所以不能了解你所有講的內容
但我還是很想算出像素要怎麼算
但是我去查詢相機的感光元件的時候
常常他都只有寫1/1.8'' 或是1/2.3''
想請問你這是什麼意思?
還有要如何得到36mm * 24mm 還有 解析度是 4368 * 2912 這些數據?
還有如果我用一台1400萬畫素的相機 但是只選擇拍800萬畫素的照片 那這樣的畫像素會比較好嗎?還是會一樣?

不好意思我真的對這方面很不了解
希望你能解釋這些白吃問題><
小晏晏
7.  小晏晏 (發表於 2015年9月14日 07:57)
※ 引述《林哲坎》的留言:
> 您好
> 不好意思我數理不太好所以不能了解你所有講的內容
> 但我還是很想算出像素要怎麼算
> 但是我去查詢相機的感光元件的時候
> 常常他都只有寫1/1.8'' 或是1/2.3''
> 想請問你這是什麼意思?
> 還有要如何得到36mm * 24mm 還有 解析度是 4368 * 2912 這些數據?
> 還有如果我用一台1400萬畫素的相機 但是只選擇拍800萬畫素的照片 那這樣的畫像素會比較好嗎?還是會一樣?
>
> 不好意思我真的對這方面很不了解
> 希望你能解釋這些白吃問題><

不會比較好.....因為原始資訊就不良了.再怎麼處理還是不良..

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