数码相机CCD尺寸大小比较.doc

数码相机CCD尺寸大小比较(转)　2009-03-27 22:35
分类：摄影
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现在数码相机的品种和数量绝非前几年可比，从APS-C单反到消费级小DC机，多得让人眼花缭乱，各类规格型号也名目繁多，给购买评定性能的朋友造成不便，至少本人在购买时就体验了一回麻烦，很多产品完全是“利润的产物”，换汤不换药，徒有其表。撕开高像素虚假的外表，也撇开镜头的素质，就是那片感光器件的规格了。毫无疑问，面积越大，图像质量越高，然而厂家提供的广告资料往往不标明具体的尺寸，这点尤其是在家用级数码相机上更甚，往往用1/2.5，1 /1.8，2/3这样的比例来描述CCD的规格，还有APS-C系统，4/3系统，3/2系统，规格等等，让人不知所云，不明白的人还会误认1/2.7的 CCD比1/1.8的大。本人颇费了些时间去阅读和理解有关CCD的文章，终于整明白了一点CCD参数的含意和计算方法，由于网上的资料要么散乱，要么简单，要么模糊，于是特绘制出一张市场主流厂家、主流相机和主流CCD/CMOS的规格表，非常直观，留给自己玩玩，现贴出来也可以给各位色友或准备购买相机的朋友参考，嘿嘿，可以少走弯路。特殊规格的CCD就没有列入，普通人也用不到啊。如有不足之处，还请各位不吝指出。

　　一、APS-C系统，4/3系统，3/2系统，是指CCD的长宽比，比如35mm胶片的规格是36*24mm，宽高比是3：2，数码相机沿用了这个规格，这个规格被称为全画幅，这个规格也是具有最优的视角美感的尺寸，被多数单反机采用。

　　1、APS-C系统：指比全画幅小一号的规格，但仍具有3：2的长宽比。

　　2、3/2系统：凡符合3：2的长宽比CCD/CMOS都是3/2系统，APS-C也是3/2系统。

　　3、4/3系统：是松下与奥林巴斯公司联手制定的一个单反CCD标准，长宽比是4：3。

　　4、单反系列都标明CCD/CMOS长宽尺寸，各品牌都有自己的规格，没有CCD研发能力的厂家，就采用配套的CCD，因此不同品牌的相机也有相同规格的CCD。

　　5、不同厂家采用了不同规格的CCD尺寸，因此存在不同镜头的换算系数，这个系数是由CCD的大小决定的。比如尼康的APS-C系统是1.5，而佳能的 APS-C系统是1.6，因此尼康的CCD要比佳能的大。对于镜头来说，CCD尺寸决定了其焦距，镜头规格沿用了胶片35mm的规格，对于全幅相机而言，28mm的镜头就是1的焦距系数，到了APS-C系统中，就要高于28mm了，因为感光面积小，相当于裁剪了一部分画面，焦距就等于拉长了。28mm 的广角在尼康APS-C系统中变成了42mm的准标头，在佳能APS-C系统中变成了44.8mm准标头，从另一角度看，APS-C系统的单反相机，实质上是在浪费镜头焦距。假设有一台72*48CCD相机，如果将28mm装上去，就成了14mm鱼眼头了。理论上的焦距是这样，由于28mm广角点并没有使用大广角消除畸变和色散的技术，这样图像质量就不如14mm的专门广角头。

　　二、消费数码机的规格

　　1、消费数码机的CCD非常小，不直接标示长宽尺寸，而是用对角线的比例来标示。比如1/2.7，1/2.5，1/1.8，1/1.7，1/1.6，2/3等，光是这个数值是看不出具体的规格的。

　　2、衡量比例必须有一个标准，这个标准是沿用最早CCD应用在摄像机上的标准，指长12.8mm×9.6mm的面积，其对角线为16mm，所谓的 1/2.7，1/2.5，1/1.8，1/1.7，1/1.6，2/3等，里面的分子1就是16mm，分母越大，CCD越小。因此，1/2.7的CCD对角线只有5.9mm，长为4.74mm，宽为5.55mm，这块CCD就只有小指甲盖那么大了。市场上多数家用级数码是1/2.5和1/1.8规格，1 /2.5换成具体的尺寸是：5.12mm×3.84mm，而1/1.8规格的尺寸是7.2mm×5.4mm

　　3、消费数码CCD仅仅反映对角线比例，而不是长宽比例，单反系统既是长宽比例，也是对角线比例。

　　4、消费级CCD的长宽比基本上是4/3，由于CCD太小，因此有效并全部利用CCD面积就能提高图像质量。有些消费级数码具有3/2的长宽比的功能，但这种功能却牺牲了上下两部分一些CCD的面积，本来才是小指甲盖那么大的CCD，还要牺牲一些，实在不该，因此用小DC数码拍照时，尽可能一次性构图到位，避免在后期PS中剪裁，把有限的CCD面积全部利用上。这点于单反就不同，单反的CCD/CMOS面积大，即使是裁掉一部分画面也足够保证图像质量（屏幕上观看照片）。当然，这不是鼓励不用心构图，而是相比较而言，能全部利用CCD感光面积当然是摄影的一条原则。

三 .CCD尺寸的含义
CCD尺寸是怎样规定的？
      CCD（包括CMOS感光元件）的面积是按其矩形对角线英寸长度为指标的。这和定义电视屏幕尺寸类似。一英寸是25.4毫米。1/2.0英寸、1/1.8都是指CCD对角线有多少分之一英寸长，分母小的其分数值就大，相应感光元件面积也大。
1/2.0英寸、1/1.8英寸之间的差别到底有多大?
      通过以下的分析和面积的具体计算，就一目了然。
因为通常CCD面积是4:3的矩形(个别专业领域有采用正方形的)，1/2.0英寸、与1/1.8的具体面积可以由对角线长度来推出。根据“直角三角形斜边的平方=两直角边的平方和”的定理，把斜边的平方除以矩形两边比值数各自平方的和，得出一个系数，再用这个系数分别乘矩形两边比值数的平方，分别得出两直角边的平方，再开方后得出矩形的两个边长数值，最后将其相乘就是所求矩形的面积。
       例如：CCD对角线长为1/2.0英寸，矩形长宽比是4:3，计算过程如下：
25.4毫米×（1/2.0）=12.7毫米…………………………（对角线长）
12.7毫米×12.7毫米/（4×4+3×3）=6.4516平方毫米……………（系数）
6.4516平方毫米×（4×4）=103.2256平方毫米，将其开方，√103.2256平方毫米=10.16毫米………………（长边值）
6.4516平方毫米×（3×3）=58.0644平方毫米，将其开方，√58.0644平方毫米=7.62毫米…（短边值）
（长边值）10.16毫米×（短边值）7.62毫米=实际面积77.4192平方毫米。
     同样方法计算出来的1/1.8英寸CCD的面积是95.53平方毫米，可见：1/1.8英寸CCD 面积 是1/2.0英寸CCD面积1.2328倍
     而前面说过：CCD面积越大，能容纳感光元件越多，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低，表现在成像效果上越好，也就是图像细腻、层次丰富、色彩还原真实、相同条件下，能记录更多的图像细节，各像素间的干扰也小，可以更加胜任弱光条件下的感光、支持数码图像稳定器对像素资源的占用，另外还可提供对拍摄更大照片尺寸和更高照片精度的选择。如面积不变，单纯增加像素，单个像素的感光面积肯定要缩小，不但热稳定性会变差，且有曝光不足的可能。
     如果既要增加像素又想保证持图像质量，就必须在维持单个像素面积不缩水的前提下增大CCD的总面积。而大尺寸CCD加工制造技术要求高，成本也非常高。在选择和评价CCD尺寸时，1/1.8英寸要比1/2.0英寸好一些。