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5000万像素单反来袭 超越人眼还有多远？ 2015-02-11 05:00:00 [ 中关村在线 原创 ] 作者：龚明 1高像素不是神话 过亿像素仍是梦想像素之争无论是胶片时代还是数码时代，都是一场无比激烈的战争，在去年苹果发布5K显示屏的iMac之后，民用数码相机第一次在分辨率上感受到了危机感。如今，单反相机已经正式迈入了5000万像素的时代，似乎我们不必再担心分辨率不足的问题了。笔者今天这片文章，就带大家看一下5000万像素的照片，究竟可以做什么，而我们“超越人眼”的终极目标，要如何才能实现。
·高像素不是神话 终极目标还原人眼 在2015年，高像素又一次成了影像界最热门的话题，无论是佳能5DS/5DSR的5060万像素，还是奥林巴斯E-M5II的合成6370万像素，都让民用级别相机的照片分辨率提升到了一个新的层次。在迈上5000万这一大关后，我们的输出打印尺寸有了更大的提升，而显示器的分辨率也再一次被相机秒杀，可以说高像素已经不在是神话，那么我们到底需要多高的像素，高像素又能带来什么呢？
在上一篇关于像素之争的文章中，笔者曾经提到过，当相机像素达到1800万后，即可完全覆盖5K显示器；对于使用而言，日常的网络图片传输通常使用500K以下的图片，对于照片输出和新闻传播，日常中像素需求也不会超过1200万（文章可参见《显示器迈入5K时代 你相机像素还够用吗？》）。这一次，当相机像素迈上5000万后，我们可以听到很多声音，例如：“5000万拍风光更有用”，“5000万可以后期空间更大”，虽然我们都知道高像素可以提升打印输出，可以让照片更清晰，但是具体对日常生活有何帮助可能很难说清楚。
高像素最直接的作用，是提升打印的输出，特别是商业图像输出，但是这种仅仅是最显而易见的层面，对于每一个数码影像设备的研发者来说，高像素的终极目标永远都是还原最真实的现实场景，更直白更宏大的目标，就是还原人眼的视觉呈现效果。那么，到底多少万像素才能真正还原人眼，影像科技的未来又究竟是怎样的，今天笔者和大家一起探讨一番。 ·5000万仍然太低 还原人眼困难重重 正如笔者所说，影像产品的最终极目标是还原现实，也就是还原人眼的呈现效果。虽然单纯的单帧采集上，我们更倾向于创作层面，并不追求绝对的逼真感，但是当我们上升至整体层面来看，人类一直在力求最大限度的记录现实环境，这里我们就来看一下还原人眼究竟需要多少像素。
单纯从像素角度来看，在之前测试中我们得到的结论是：从数码像素的理解来看，人眼的像素值最高可高达十亿（详情参见文章《最高超10亿 实测人眼到底等于多少像素》），因此5000万像素相比起人眼来还是非常渺小的。但是，还原人眼不一定要达到人眼，我们首先来简单看一下人眼的成像效果。 人类的眼镜，其实是“泛焦镜头”，我们的眼球只负责记录，而大脑这台超级计算机可以将所有光线信息汇总成一幅“画面”，因此人眼虽然像素极高，但是观察到的大部分区域是模糊的。因此，虽然人眼的双眼视角为124度，实际清晰的“焦内”大约只有43度。由此换算，人眼的实际清晰成像像素只有10亿的1/9，因此，实际上人眼的清晰像素值仅有1.1亿左右。
就数值上看，5000万与1.1亿似乎相差并不大，而且目前量产相机中，哈苏H5D-200C的像素值已经达到了1.2亿，而老一代哈苏的抖动合成像素可达2亿！但这就能说明相机已经可以完全实现人眼效果了吗？答案是否定的，没有人会观看照片时感到完整地现实感，原因共有三点： 一、景深控制。人眼是“摄像机”而不是“照相机”，人眼是分辨率极度不平均的摄像机系统，所以视觉获取有连续的视差，这种视差可以产生非常灵活多变的景深变化。 二、纯净度。人眼的信号采集是非常复杂的，但是大脑会屏蔽掉所有不相关的信息，因此目前相机的纯净度达不到人眼的效果。 三、色彩与宽容度。人眼另一个变态的属性是可以识别连续的色彩与亮度变化，人类对色彩与明暗的辨识是连续的，而且适应力极强，但数码相机的数据是非线性的，范围和连续程度无法匹敌人眼。
目前，让视觉设备最贴合人眼、让人们最直接的感受到画面“实时感”的方法，就是把显示设备做的更大，然后把像素密度做的更高，让所有显示区域覆盖人眼的视觉范围但又不会被察觉出颗粒感。
但虽然我们可以通过3D效果模拟景深来保证视野的真实感，但是现有设备中能达到近似人眼分辨率的采集设备仅有70毫米电影胶片（数码设备中，连续采集还无法达到5000万像素级别），但是这类设备的纯净度远达不到要求。因此，目前想要完全还原人眼，无论采集设别还是显示设备现阶段都是难以实现的。（容易混淆的概念：所谓Retina屏，是指显示细腻度极高，而并非指可以呈现完整的人眼视觉效果。） ·影像科技需创新 提升画质才是本质 既然我们发现，在现有的采集设备条件下，单纯提升像素是无法满足人眼需要的，那么我们要完全实现人眼的视觉效果，需要如何做呢？其实，方法并不是单纯的集中在采集设备上，而更多依赖于采集与显示的集成化。 由于人眼的视觉不平衡性，加上大脑这台超级处理器的协助，一般的影像设备无法真实模拟人眼的记录方法，即便是目前最宏大的IMAX放映系统（IMAX是前期与后期相结合的一套放映体系，并非单纯的影院系统，详细内容参见“从《星际穿越》解析IMAX商业妥协之路”），也只能依靠大来获取更接近真实的显示效果。
在上文的分析中我们可以看到，达到人眼需要有两个条件：连续的景深控制（目前多采用3D效果实现）和高清无噪点的信号源。目前人类投入商业生产的设备中，最难达到的便是画面纯净度与画面色彩的控制，因此，虽然实现人眼的视觉效果依赖于采集与显示的协同发展，但是目前的瓶颈依然在于图像采集，我们无法获取具有亿万像素的100%纯净的动态画面。 另外笔者想说，虽然高像素看上去非常惊艳，但是人眼可以通过大脑控制来进行“变焦”，目前，通过一次拍摄后，照片放大能够达到人眼精细度的，可能也只有哈苏的合成2亿像素，但对于民用级别，达到这一级别还需要几年时间。
在纯净度方和宽容度方面，目前我们可以从奥林巴斯E-M5II的抖动合成上已经可以看到了一些端倪，抖动合成不仅可以提升画面的分辨率，更能够降低画面的噪点！不过在色彩与宽容度方面，一方面需要进一步提升传感器的采集能力，另一方面则是一个重要领域，就是我们相机需要更好的文件格式支持。
对于色彩与亮度，虽然我们可以无限提升色彩的深度来改善图片或者视频的宽容度，但是有两个问题：大位深对于文件大小是非常苛刻的要求，即便是目前最顶级的民用工作站，也很难处理大尺寸的32位图片，何况是大规格的视频文件了。另外，我们设备的采集信号并不是无限的，目前可以获得尽可能高的宽容度的方法同样是合成，但这样的文件纯净度非常难以保证。
最后，虽然3D可以解决景深问题，但其实有一项新兴的技术非常适合还原人眼成像，那就是光场相机技术。不过这一技术目前分辨率还非常欠缺，因此只能在空间感觉上还原人眼，并不能在视觉分辨率上达到人眼效果。 ·单纯像素既无用 提升像素究竟为何 通过我们长达两页的论述，不知道您是否已经有些困扰了。既然我们单纯依靠提高像素，不能够实现真正的人眼视角，那么为何我们还要提升像素呢？答案是我们一开始所提到的内容，为了输出！
人们总希望能够输出更大画幅的照片，来进行印刷或者制作商业广告，而大尺寸印刷需要更大的照片分辨率，目前使用尼康D810，能够实现约30寸照片的300DPI超精细印刷，而佳能5DS的分辨率为8688*5792，可以实现35寸照片的打印输出。看似多出来的5寸似乎不大，不过在印刷排版上会是非常大的改善。同时，更大尺寸可以保证用于更大尺寸的商业印刷，并且能提供更多的裁剪空间，以适应不同的画幅。
对于日常生活，还有一个非常便捷的就是大尺寸可以适应更多的裁剪尺寸。日常生活中，裁剪照片可能是很多人非常热衷的事情，其实对于商业摄影，裁剪也是必不可少，因为很多大幅输出的画幅都不是标准的相机画幅，因此我们需要对照片进行很大的裁剪，才能保证商业印刷的正常显示。 国内摄影师4K延时作品，在2015年，我们会见到8K延时！（作者：王宗源） 当然，换一个输出形式的话，或许效果更加明显，那就是延时摄影。随着这几年延时摄影的兴起，更多用户已经不满足使用1920*1080的画幅来进行延时制作，4K延时已经成了主流，那么假如我们使用5DS进行拍摄，可以得到什么呢，最直接的就是，8K延时！（D810分辨率为7360*4912，无法制作8K延时） 输出一直是摄影的王道，如果您是简单的网络分享用户，哪怕5DS的画质再出色，其实对于您拍摄分享来说提升也是微乎其微，但是如果您要打印照片，特别需要大幅输出，那么5DS是不二的选择。尤其是风光摄影中，5DS将展现现有单反难以实现的清晰视界。 ·超越中画幅尚早 高像素好坏看用途 关于这次5DS推出，有很多种声音，其中一种声音认为，5DS的推出再一次撼动了中画幅的定位，甚至一些摄影网站也惊呼这一次佳能会超越中画幅。不过请各位相信，在现阶段，数码相机中依然是画幅为王。虽然笔者本身也为5DS点了32个赞，但是135画幅下的5000万像素距离中画幅的5000万还有一定差距的。
不管怎么说，佳能5DS这一次算是第一次真正追上了中画幅像素值（D800推出时，同时段中画幅像素最低值为4000万），目前采用索尼传感器的宾得645Z、飞思IQ250和利图Leaf Credo 50，有效像素均为5140万。而且，从官方样张来看，佳能5DS的分辨率的确是非常震撼，那么同是5000万级别，佳能5DS和中画幅比有多大差距呢。
实际来看，佳能5DS比起645Z还是有一定差距的，而且645Z是最便宜的中画幅，使用的是14位的RAW文件，而其余中画幅均为16位RAW文件。为何135相机与中画幅始终会有很大差距呢？相信大家第一反应就是画幅差异，像素密度越低，照片的噪点越少，画面越干净，细节越丰富。但是同为CMOS，同位ISO100，纯净度上的差异非常小，这时，中画幅领先的地方在于两点： 1、文件记录格式。在之前笔者说过，我们要提升照片质量，很大程度上要改善文件格式。中画幅普遍采用16bit的RAW文件，因此对于135相机来说，中画幅在色彩与宽容度上有着与生俱来的优势。 2、电路设计。不评价CCD与CMOS的优劣，即便同为CMOS传感器，中画幅在信号采集上还是和单反有很大差距，特别是对数据信号的处理上，中画幅更为强大。
不过，不管如何，佳能的5DS都是2015年上半年最为惊艳的一台135相机，这会进一步刺激传感器研发市场，我们也非常期待尼康和索尼在未来会如何接招。同时，笔者可以料想，目前飞思和哈苏的中画幅非合成最高像素为8000万像素，相信在这一年也会有进一步的提升，在2015年，注定会是民用相机站上5000万像素大关、专业相机突破一亿像素的一年。 ·总结 如何看到高像素，全看如何使用照片 虽然像素不是越高越好，但高像素终究是未来的潮流，超越人眼的目标，也离不开像素的再次飞越，未来还有很多值得期待的事情，或许以后我们人人都可以是大尺寸照片的缔造者，2015年还有很多未知。对于佳能5DS，目前的言论有很多，但是笔者认为5DS是一台针对性非常强的相机，但相机发展还有很长的路要走。就事论事，笔者来分析一下佳能5DS的5000万像素，究竟意味着什么： 一、高像素解决了分辨率问题，但目前无论135相机还是大中画幅，都没有在画质纯净度和宽容度上取得质的突破。（中画幅宽容度好，是相对135而言，本身宽容度和纯净度已经很久没有质的提升了） 二、日常生活中，网络传输和图像显示还不适合5000万级别的完整显示。特别是国内网络分享传输，对大尺寸照片支持还有很大欠缺。 三、对于商业用户来说，5000万像素提供了一个廉价解决高输出的方案，因为不考虑纯净度，室内拍摄时5DS足以匹敌入门级中画幅。但是室外大场景拍摄时，还有很大差距。
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来自： 遇8866 > 《佳能EOS 5DS/R》
