像素_CCD尺寸与图像_色彩分辨率
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6. 数码相机的A/D转换的过程是怎么进行的？
信号的数字化过程。将模拟信号转换成数字信号，以便于处 理。模拟信号由在取值范围内连续变化的电流或电压等组成，而 数字信号由用0和1这样的二进制值所表示的离散数值所组成。
在数码相机上，把成像在C C D上电信号通过采样、量化和 编码转换成图像的数字信息。用图像文件中的指定的一组数值 代表特定的颜色感觉及亮度感觉，也就是数字化后数据代表像 点上的亮度和色彩。
2010.02 / 学用数码
像素、CCD尺寸与图像、色彩分辨率
图文／吴启海
1. 什么是像素？什么是有效像素？
3. 有效像素能代表数码相机拍摄的图像分辨
像素是“图像元素（picture element）”的缩略语。 组成 率吗？
图像的一个最基本点称为一个像素，也就是被摄景物中能独立
像素数有两种表示方法：“总量表示法”和“阵列表示
像处理器的品质。
后一个数据就是该相机理论上纵向视觉分辨率数值，佳能E O S
有效像素指CCD芯片上参与实际成像的像素数，有效像素 5D MarkⅡ相机为3744“线数/像高”。实测分辨率数值略低
直接与图像的清晰度息息相关，理论上与数码相机的分辨率成 些，优良数码相机约为理论值的0.7～0.8。
正比。通常有效像素比总像素会少些。
该像素上的影像光照度基本上成线性关系，能够正确反映被摄 实际上是一样的，上述画幅横纵方向像素数的乘积等于有效像
景物客观灰阶和色阶的变化数值。
素数。因为画幅横纵比有4 : 3、3 : 2、5 : 4、16 : 9、1 : 1等
影响数码相机图像质量的三要素是：有效像素、镜头和图 多种规格，图像尺寸需要采用阵列表示法。另外，阵列表示法
对于影像传感器面积对像质的影响，不能套用传统胶片画 幅尺寸对影像质量存在的正比关系。传统胶片尺寸越大，放大 相同尺寸照片时，由于放大倍率低，像质相对优良。
影像传感器（C C D或C M O S）接收图像信号经A/D转换成 为数字图像文件存储在储存介质上，其像质是以像素数来定夺 的，数字图像分辨率信息理论上不存在与原CCD（或CMOS） 的尺寸大小有关联。图像打印成照片或通过印刷输出图像，图 像分辨率由单位长度内包含像素数决定，图像尺寸其实也取决 于画幅内的有效像素数，而与影像传感器尺寸无直接关联。
尺寸相同时，可以对各种不同尺寸C C D（或
C M O S）的数码相机进行分辨率的比较。如
果两台数码相机的视觉分辨率相同，能输出
清晰照片最大尺寸也大致相同。
“线宽/像高”与“线对数/毫米”表示方
法存在简单换算关系：35mm相机画幅纵向尺
图1
图2
寸24mm，如果分辨率为40线对/毫米，则转换
76 照相机
像素之间的间距过密会引起图像噪声增加等。
便于比较不同画幅尺寸和不同像素的数码相机拍摄图像的清晰
度，国际标准化组织I S O不采用传统相机测试分辨率时定义的
影响影像质量的主要因素
像素尺寸的差异
“线对数/毫米”的分辨率表示方法，而使用 了画幅像高内包含能分辨的线数（或线宽）
表示分辨率。于是，只要图像放大（输出）
高比特的处理有利于提高图像色彩细节重现准确性。
7. 大尺寸CCD为什么有利于提高图像的成像 质量？
高像质不仅取决于像素多少，还与影像传感器尺寸有关。 同样像素数的大尺寸CCD（或CMOS）上单个像素面积较大， 可以接收更多光能，使图像暗部或高光位层次增多，动态范围
目的，过分关注影像传感器面积并没有太多的实际意义。
被赋于色彩和亮度的最小单元（元素）。由像素点集合而成的 法”。总量表示法标出总像素或有效像素，例如佳能EOS 5D
数字图像，其像素点数多、分辨率高，图像更清晰。
M a r kⅡ相机有效像素数2110万；阵列表示法标注ห้องสมุดไป่ตู้画幅横纵
在CCD/CMOS芯片像素上得到的光信号转换成电信号与 方向像素数的乘积”，即5616×3744像素。这两种表示方法
像素尺寸大可接受更多信息
ISO感光度调节范围。 同时大尺寸影像传感器的
能耗和成品合格较低对于数码
相机来说也非常重要。由此引
起的成本提高、数码相机外形
尺寸、重量增加也会给数码相
A/D转换的色彩深度
机带来负面的影响。 对于普通的摄影爱好者，
图5
图6
数码相机主要用于旅游留念等
为数码相机的视觉分辨率应为40×2×24=1920“线宽/像高”。
5. 模拟图像和数字图像有何异同
在日常生活中见到的通常都是连续变化的可以用数值表 示大小的物理量，例如电流、电压、光强、照度、温度的变化 等。这种表示方法称为模拟方式，其表示数值称为模拟量。一 个模拟装置在其所能处理的范围内能表示无穷多个连续值。传 统相机在银盐胶片上记录是连续变化的模拟图像信息。
将图像数据用不连续的数位（量化）表示，成为离散型的数 字图像信息，便于运算、存储、分析和处理等。电脑只能区分0 和1（或开或关）两个值，所处理的图像信息必须用数字方式编 码组成0和1的序列，才能转换成二进制数字图像信息进行存储。
目前大部分数码相机使用12比特（bit）进行A/D转换，总色 彩位数已达36比特，相当于687亿种色阶。中高档专业数码单反 相机已使用14比特进行A/D转换，可表现的颜色总数高达43980 亿种。而高像素的数码后背更是采用16比特进行A/D转换。
9. 大CCD与小CCD相当于大底片和小底片的 区分，对吗？
像素和影像传感器（CCD或CMOS）感光单元并不是简单 代替分辨率，像素数高，像质较佳。
一一对应关系，相同像素数的影像传感器有面积大小的区别，
4. 数码相机视觉分辨率与CCD尺寸有直接关
面积越大，单个像素尺寸越大，能接受的光强信息越多，高光 系吗？
位溢出、产生噪点的机率降低，通常像质更优良。
因目前数码相机上使用的影像传感器尺寸规格繁多，为了
8. 为什么“色彩深度”又称为“色彩分辨率”？
“彩色深度”表示数码照相机显示色彩的能力，又称“色 彩分辨率”。
以R G B三原色组成的加法系统中每个像素颜色由三原色相 加而成，每个像素点由三个字节表示，每个字节由8个二进制 位组成，故能够组成的色彩有28·28·28=224种，约为1670万 种色彩。这种色彩即称为RGB 24位色彩或简称为24位色彩。
数码相机一般会给出多个拍摄分辨率，例如：大、中、小
2. 单个像素尺寸和像素间距有何意义？
等，按照使用要求合理选用，可节省内存，储存更多影像（照
单个像素尺寸是指单个像素的大小，即外形尺寸。大部分 片）。分辨率越高，可打印照片尺寸越大。
的影像传感器的像素为正方形。
在数码相机上给出图像尺寸选择实际上是用不同的像素数
学用数码 / 2010.02
传统相机 分辨率测试
增大，传递精度提高，不易产 生噪声、伪色等。特别有利于 提高像质和减少高感光度和长
时间曝光时易出现的噪声。
对于高像质数码单镜头
反光相机，影像传感器面积是
非常重要的。大尺寸影像传感
器动态范围、色彩表现范围均
焦点距离×40
图3
数码相机分辨率测试
图4
大，景深控制更方便。由于灵 敏度的提高，可以获得更大的
当然，同样像素数的大尺寸C C D因噪声小、动态范围大等 会有较好的影像质量。
照相机 77
信号的数字化过程。将模拟信号转换成数字信号，以便于处 理。模拟信号由在取值范围内连续变化的电流或电压等组成，而 数字信号由用0和1这样的二进制值所表示的离散数值所组成。
在数码相机上，把成像在C C D上电信号通过采样、量化和 编码转换成图像的数字信息。用图像文件中的指定的一组数值 代表特定的颜色感觉及亮度感觉，也就是数字化后数据代表像 点上的亮度和色彩。
2010.02 / 学用数码
像素、CCD尺寸与图像、色彩分辨率
图文／吴启海
1. 什么是像素？什么是有效像素？
3. 有效像素能代表数码相机拍摄的图像分辨
像素是“图像元素（picture element）”的缩略语。 组成 率吗？
图像的一个最基本点称为一个像素，也就是被摄景物中能独立
像素数有两种表示方法：“总量表示法”和“阵列表示
像处理器的品质。
后一个数据就是该相机理论上纵向视觉分辨率数值，佳能E O S
有效像素指CCD芯片上参与实际成像的像素数，有效像素 5D MarkⅡ相机为3744“线数/像高”。实测分辨率数值略低
直接与图像的清晰度息息相关，理论上与数码相机的分辨率成 些，优良数码相机约为理论值的0.7～0.8。
正比。通常有效像素比总像素会少些。
该像素上的影像光照度基本上成线性关系，能够正确反映被摄 实际上是一样的，上述画幅横纵方向像素数的乘积等于有效像
景物客观灰阶和色阶的变化数值。
素数。因为画幅横纵比有4 : 3、3 : 2、5 : 4、16 : 9、1 : 1等
影响数码相机图像质量的三要素是：有效像素、镜头和图 多种规格，图像尺寸需要采用阵列表示法。另外，阵列表示法
对于影像传感器面积对像质的影响，不能套用传统胶片画 幅尺寸对影像质量存在的正比关系。传统胶片尺寸越大，放大 相同尺寸照片时，由于放大倍率低，像质相对优良。
影像传感器（C C D或C M O S）接收图像信号经A/D转换成 为数字图像文件存储在储存介质上，其像质是以像素数来定夺 的，数字图像分辨率信息理论上不存在与原CCD（或CMOS） 的尺寸大小有关联。图像打印成照片或通过印刷输出图像，图 像分辨率由单位长度内包含像素数决定，图像尺寸其实也取决 于画幅内的有效像素数，而与影像传感器尺寸无直接关联。
尺寸相同时，可以对各种不同尺寸C C D（或
C M O S）的数码相机进行分辨率的比较。如
果两台数码相机的视觉分辨率相同，能输出
清晰照片最大尺寸也大致相同。
“线宽/像高”与“线对数/毫米”表示方
法存在简单换算关系：35mm相机画幅纵向尺
图1
图2
寸24mm，如果分辨率为40线对/毫米，则转换
76 照相机
像素之间的间距过密会引起图像噪声增加等。
便于比较不同画幅尺寸和不同像素的数码相机拍摄图像的清晰
度，国际标准化组织I S O不采用传统相机测试分辨率时定义的
影响影像质量的主要因素
像素尺寸的差异
“线对数/毫米”的分辨率表示方法，而使用 了画幅像高内包含能分辨的线数（或线宽）
表示分辨率。于是，只要图像放大（输出）
高比特的处理有利于提高图像色彩细节重现准确性。
7. 大尺寸CCD为什么有利于提高图像的成像 质量？
高像质不仅取决于像素多少，还与影像传感器尺寸有关。 同样像素数的大尺寸CCD（或CMOS）上单个像素面积较大， 可以接收更多光能，使图像暗部或高光位层次增多，动态范围
目的，过分关注影像传感器面积并没有太多的实际意义。
被赋于色彩和亮度的最小单元（元素）。由像素点集合而成的 法”。总量表示法标出总像素或有效像素，例如佳能EOS 5D
数字图像，其像素点数多、分辨率高，图像更清晰。
M a r kⅡ相机有效像素数2110万；阵列表示法标注ห้องสมุดไป่ตู้画幅横纵
在CCD/CMOS芯片像素上得到的光信号转换成电信号与 方向像素数的乘积”，即5616×3744像素。这两种表示方法
像素尺寸大可接受更多信息
ISO感光度调节范围。 同时大尺寸影像传感器的
能耗和成品合格较低对于数码
相机来说也非常重要。由此引
起的成本提高、数码相机外形
尺寸、重量增加也会给数码相
A/D转换的色彩深度
机带来负面的影响。 对于普通的摄影爱好者，
图5
图6
数码相机主要用于旅游留念等
为数码相机的视觉分辨率应为40×2×24=1920“线宽/像高”。
5. 模拟图像和数字图像有何异同
在日常生活中见到的通常都是连续变化的可以用数值表 示大小的物理量，例如电流、电压、光强、照度、温度的变化 等。这种表示方法称为模拟方式，其表示数值称为模拟量。一 个模拟装置在其所能处理的范围内能表示无穷多个连续值。传 统相机在银盐胶片上记录是连续变化的模拟图像信息。
将图像数据用不连续的数位（量化）表示，成为离散型的数 字图像信息，便于运算、存储、分析和处理等。电脑只能区分0 和1（或开或关）两个值，所处理的图像信息必须用数字方式编 码组成0和1的序列，才能转换成二进制数字图像信息进行存储。
目前大部分数码相机使用12比特（bit）进行A/D转换，总色 彩位数已达36比特，相当于687亿种色阶。中高档专业数码单反 相机已使用14比特进行A/D转换，可表现的颜色总数高达43980 亿种。而高像素的数码后背更是采用16比特进行A/D转换。
9. 大CCD与小CCD相当于大底片和小底片的 区分，对吗？
像素和影像传感器（CCD或CMOS）感光单元并不是简单 代替分辨率，像素数高，像质较佳。
一一对应关系，相同像素数的影像传感器有面积大小的区别，
4. 数码相机视觉分辨率与CCD尺寸有直接关
面积越大，单个像素尺寸越大，能接受的光强信息越多，高光 系吗？
位溢出、产生噪点的机率降低，通常像质更优良。
因目前数码相机上使用的影像传感器尺寸规格繁多，为了
8. 为什么“色彩深度”又称为“色彩分辨率”？
“彩色深度”表示数码照相机显示色彩的能力，又称“色 彩分辨率”。
以R G B三原色组成的加法系统中每个像素颜色由三原色相 加而成，每个像素点由三个字节表示，每个字节由8个二进制 位组成，故能够组成的色彩有28·28·28=224种，约为1670万 种色彩。这种色彩即称为RGB 24位色彩或简称为24位色彩。
数码相机一般会给出多个拍摄分辨率，例如：大、中、小
2. 单个像素尺寸和像素间距有何意义？
等，按照使用要求合理选用，可节省内存，储存更多影像（照
单个像素尺寸是指单个像素的大小，即外形尺寸。大部分 片）。分辨率越高，可打印照片尺寸越大。
的影像传感器的像素为正方形。
在数码相机上给出图像尺寸选择实际上是用不同的像素数
学用数码 / 2010.02
传统相机 分辨率测试
增大，传递精度提高，不易产 生噪声、伪色等。特别有利于 提高像质和减少高感光度和长
时间曝光时易出现的噪声。
对于高像质数码单镜头
反光相机，影像传感器面积是
非常重要的。大尺寸影像传感
器动态范围、色彩表现范围均
焦点距离×40
图3
数码相机分辨率测试
图4
大，景深控制更方便。由于灵 敏度的提高，可以获得更大的
当然，同样像素数的大尺寸C C D因噪声小、动态范围大等 会有较好的影像质量。
照相机 77