   数码影像的基本原理——像素、位和字节 “像素”（Pixel）是由 Picture(图像)和Element(元素)这两个单词的字母所组成的，是用来计算数码影像的一种单位。如同摄影的相片一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调。我们若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”（Pixel）。 分辨率是用于度量图像单位长度数据量的参数，即表示在每个单位长度中包含多少像素数。一般以ppi（pixel per inch，像素/英寸）表示，如300ppi。而图像长与宽方向上的像素数之积是图像的总数据量，不是图像的分辨率。如3000×2000（像素）表示图像的长宽方向分别有3000和2000像素，即该图像的总数据量为600万有效像素。图像的长度和宽度之积更不是分辨率，10×8（英寸）仅表示在当前分辨率下图像所能输出（扩印、打印或印刷）的长宽尺寸和面积（80平方英寸）。 从分辨率的概念来看，分辨率越高，图像的精度越高，但图片的数据量和尺寸并不一定越大。同为3000×2000像素的图像，分辨率为300ppi时，它的尺寸为10×6.67（英寸），而分辨率为100ppi时，它的尺寸是30×20（英寸）。 相同尺寸的图像，前者为300ppi，后者为15ppi。会发现前者清晰，后者粗糙并有马赛克现象。 目前绝大多数的图像传感器都是马赛克形式的，每个像素实际上只能识别一种色彩信息，后期需要借助周边像素的色彩信息进行解码，还原本来的色彩。所以图像边缘的像素需要额外的像素来提供这些色彩信息，也就是说，图象最外周的像素是不能参与成像的，它们是负责提供色彩信息来对最终图像的的最外周像素进行解码的。因此，总像素是大于有效像素的。 一直以来，数字相机的像素数都是用户关心的重要指标之一，因为相机分辨率的高低直接决定了所拍摄图像的细节表现力。在放大输出的过程中，经常会出现文件像素太低而不得已进行的插值的情况。目前插值的方法多种多样，利用photoshop的“图像大小”可以插值，利用一些独立的软件也可以取得很好的效果。但理论上说，插值并不会获得更多的细节。 分辨率是把双刃剑，随着分辨率的提高，如果芯片大小不变，算法不变，那么图像的动态范围会减小、噪点也会增加。图像的质量也不能光看分辨率，它还包含动态范围大小、色彩还原的精度、像差大小、噪点控制水平等要素。如果分辨率极高，但是动态范围很小、噪点很多，就失去了实际意义。这就是说，在不需要高倍放大的情况下，就不要盲目追求高像素，现在1000万有效像素对于摄影师和业余影友都绰绰有余。 位和字节 计算机采用数字表示所有的数据（包括图像），这些数字以位或二进制数保存。二进制是一种基于数字0和1的数学体系，这种体系对于计算机是一种理想方式，因为电子信号可以由正负电流或开关信号代表。每个电子信号可以表示一位，但要表示更复杂的数字或图像，计算机必须将这些信号结合为8位的数字组，称为字节。当这些数据按照一定的编排方式被记录在计算机中，就构成了一个数字图像的计算机文件。 1位：黑白二色的图形是数字图形中最简单的一种，它只有黑、白两种颜色，也就是说它的每个像素只有1位颜色，位深度是1，用2的一次幂来表示。 4位：它的位深度是4，用2表示，它有2的4次幂种颜色，即16种颜色或16种灰度等级。一些老式计算机，具有4位的视频特征，可以转换16种不同色调的灰色或彩色。 8位：位深度就是8，用2的8次幂表示，它含有256种颜色 ( 或256种灰度等级 )。 16位：该选项正在迅速成为新的最低标准，可以显示32768种不同的色彩。计算机为每种颜色分配5个数据位，另一个数据则叠加在所有颜色上。 24位：可称之为真彩色，位深度是24，它能组合成2的24次幂种颜色，即：16，777，216种颜色 ( 或称千万种颜色 )。当我们用24位来记录颜色时，实际上是红、绿、蓝 ( RGB ) 三基色各以2的8次幂，256种颜色而存在的。三色组合就形成一千六百万种颜色。 在数码相机中，色彩深度又叫色彩位数，它是用来表示数码相机的色彩分辨能力。红、绿、蓝三个颜色通道中每种颜色为n位的数码相机，总的色彩位数为3n，可以分辨的颜色总数为2的3n次方，如一个24位的数码相机可得到总数为2的24次方，即16 777 216种颜色。数码相机的色彩位数越多，意味着可捕获的细节数量也越多。通常数码相机有24位的色彩位数已够。 在Adobe Photoshop中，在16位与8位文件格式之间的转换仅需要单击下拉菜单图像＞模式＞16位/通道。对于大部分摄影师，尽管每通道16位能提供比他们所需多得多的色调深度，但是具有额外的色彩范围确实提供了对照片进行精细调节的能力。当然之前最好选择RAW格式拍摄。 动态范围 随着数码相机产业的迅猛发展，主流数码相机像素都在千万以上，相机的像素竞争时代已经过去。因为惟有优秀的成像效果，才是衡量相机品质的最重要标准。所以，对相机画质有着重要意义的动态范围正引起数码影像领域越来越多的关注。 动态范围（Dynamic Range）是一种用数学方式来描述某个给定场景的亮度层次范围的技术术语。在数字图像领域，一般都采用计算机图形学中使用的直接以场景最高亮度和最低亮度的亮度比的表述的方法来评述场景的动态范围。亮度的单位以每平方米的烛光来表示（cd/m2）。太阳自身的亮度大约为1,000,000,000 cd/m2。阳光照射下的景物的亮度可达100,000 cd/m2，而星光的亮度大约在0.001 cd/m2以下，二者相差高出上亿倍以上。面对现实世界如此极其巨大的动态范围，我们人类肉眼在同一时间所能分辨的动态范围大约只是10,000:1，而普通计算机显示器或者普通数码照片的这个比值通常只有100:1。所以，我们在拍摄光比大的场景时都会遇到这样的问题，如果减少曝光时间来防止高光溢出，那么很多用来描述暗部环境的像素点就没有足够的时间来感光，导致图片暗部信息缺失。然而一旦延长曝光时间，高光区域又容易溢出。 动态范围的重要性显而易见。因为足够大的动态范围有能力照顾暗部区域而延长曝光时间，同时又不会让高光区域因为容量问题而发生溢出。目前，数码相机厂商都在不遗余力地拓展数码相机动态范围。比如，富士的部分产品就带有超宽动态范围，可以尽情拍摄特殊场景，捕捉亮度和色调上的细微差别。佳能的HS SYSTEM系统是可以通过高感光度图像感应器和高性能DIGIC数字影像处理器组合来大幅减少拍摄时产生的噪点，从而获得具有高清晰度、鲜艳色彩以及宽广动态范围。
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