画质和像素是什么关系？

2025-02-25 12:36:07

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回答1：

高画质的照片必然有高像素作基础但是高像素不等于有高画质

低像素数量究竟可用不可用，对“画质”有没有影响，这完全是“相对”的问题。也就是说，不同情况下会有不同结论，因此也无所谓对错。单只从这句话本身出发去讨论，各自列举对自己有利的例子，是不可能有一个确定的结论，属于典型的各说各话。
虽然如此，还是有必要分析一下这个“相对”的问题背后的道理，这样也更便于理解那些混乱的争论。以下为了明确，简单定义“画质”就是对还原场景的真实程度。同时在比较时，若不特别指明，则假设感光芯片总面积相同。
第一个“相对”的因素，取决于拍摄对象的复杂程度（信息量）以及拍摄或欣赏的需求。
像素数量大原则上得到的信息量多，由于拜尔结构（马赛克）的感光芯片需要依靠相邻像素计算颜色，因此色彩还原也会改善，但这到底会不会影响“画质”，却没有一个固定的答案。
在某些情况下，低像素当然是可用的。举个极端的例子，你去拍一张纯白、纯平、纯净的白纸，那只要一个像素就够了，在这种情况下，任何像素数量或者像素密度都绝对不会影响最终输出的结果，不管你用什么输出，输出多大的尺寸，像素数量不影响“画质”是绝对正确的。反之，另一个极端，你去拍高反差标板上高密度的线条，不同像素数量的结果将截然不同，这时，像素数量不影响“画质”就是绝对错误的。
实际拍摄的场景介于两个极端之间，拍高光模特跟大范围风光信息量就完全不同。同时，由于镜头、空气通透程度、构图、拍摄方式和参数、审美取向、个人好恶等等等等主客观因素，对信息量的影响和需求也不同。有些人喜欢模特每根头发、每个麻点都清楚，有些人喜欢一张粉嫩的鸡蛋脸，有些人追求远处每根树枝都要枝叶清晰，有些人追求水墨写意的朦胧感，甚至还有人对运动物体用慢速快门拍摄。在这种情况下，围绕“可用”不“可用”、“影响”不“影响”的争论，如果都只抓住自己摸到的那片大象，可想而知会是什么结果。
第二个因素取决于输出技术的进步程度，这是一个“相对”时间的问题。
拿显示器来说，举个极端点的例子，N年前只有640×480分辨率时，100万像素跟1000万像素的相机，出来的照片放全屏，可能确实区别不太大（会有区别，参见下一点），到1920×1080的显示器，还会没区别吗？到将来有了1000万像素的显示器（前几天我有帖子算过，iPhone4现在用的屏幕做到16寸就差不多1000万象素了，当然不一定会很快就有这样的产品），还会没区别吗？如果你买相机的时候，听了别人宣传说，反正显示器只有30万像素，100万像素的相机够用了，到N年后1000万像素显示器出来了，你的照片全成了没法看的渣，你会后悔吗？
印刷或者打印情况也是如此。现在定的所谓300DPI的标准，只是现有印刷技术限制下的产物，N年前手摇油印机的年代，也许30DPI就够印海报了，以后更精细的油墨和印刷设备出来了，也许600DPI都不够，到时候你会后悔吗？后悔也没法重拍了。（PS：此论点对追求水墨意境的艺术家不适用，请勿对号入座）
第三个因素是场景和图像处理算法的不同，这也是一个“相对”的问题。
如果低像素和高像素的图片都进行缩图，输出到固定像素的图片，某些场景、某些算法下可能区别不大，某些场景、某些算法下区别就可能很大。
举个例子会更清楚些。比如同样场景下，有一个1000万像素的照片，有一个2000万像素的照片，都缩小到500万，哪个更好？答案是－－－不一定。假设你用最简单的缩图算法，1000万像素的每2个像素抽第一个，2000万的每4个像素抽第一个，出来的结果说不定1000万的还要更好一些，但如果你找专业人士单独针对你的图专门设计算法缩图，出来的结果2000万的绝对要好很多。你如果使用某种商业软件缩图，那结果就要看场景和算法，一般来说2000万的应该会好一些，但某些场景下也许区别不太大。
考虑到硬件、软件技术的不断进步，图像处理算法也是在不断进步，原则上来说，原始照片里信息量越大的，处理余地也越大。从这点来说，即使是缩小到一个固定大小，像素数量也会影响最终看到的“画质”。
第四个因素是单个像素信号质量（噪声水平）的影响。
一般来说，单个像素面积越大越有利于提高信噪比，降低单个像素的噪声水平。这个噪声水平并不仅仅只是照片上可见的噪点，它会影响每个像素还原实际场景的准确性。但是，最终的“画质”（还原准确性）差距并不只取决于单个像素的噪声水平，还取决于信号强度（通光量，最终到达感光器件的光线，由场景亮度与光圈大小、曝光时间决定）。
打个比方，如果一个象素上进来的光线是100，噪声水平是2，那么输出的结果将随机为100－102。另一个象素面积较小的相机，有可能噪声水平是5，输出结果将随机为100－105，“画质”差距并不大。如果进来的光线是5，那画质差距就将极为明显。（ISO放大是对象素输出的信号进行放大，它会连这种噪声一起放大，所以ISO放大不会改善噪声对“画质”的影响，甚至可能有所恶化。）
从上面可以看出，单个像素的信号质量将直接影响“画质”。但是，如果进来的光线足够，那么单个像素面积小的相机，有可能也能在中、高光区域保持足够的信噪比，使得输出结果与像素面积大的相机看上去差别不大，肉眼可能都无法分辨。当然，暗部区域肯定噪声严重，但在一般照片中，对暗部细节的要求一般不高，这就有利于对暗部进行软件降噪，最终处理结果，考虑到输出设备以及人眼的误差范围，可能在照片整体程度上噪声对“画质”的影响差距很小。
不过，这个信号质量的差别能调整的范围是有限的。对于小DC或者拍照手机来说，其单个像素的面积基本上比DSLR小几十倍上百倍甚至更多，信噪比差距极大，即使光线足够，其输出的信号质量也明显劣于DSLR，那是任何后期处理无法挽救的。这时，再多的像素数量，由于单个像素信号质量太差，也无法挽救
总体来说，在同样尺寸的感光芯片上，缩小像素面积，增加像素数量，能够提高细节分辨能力，配合技术进步和算法的改进，在一般场景上将会有更好的“画质”，但对较暗场景下的画质会有一定损失。
我的理解是，目前感光芯片的设计还没有必胜招数，各种相机都是针对一定市场需求平衡下的产物，各有使用范围。由于实际技术和应用的复杂性，挑选相机想从理论上推论出哪个相机更好，是没有太大意义的。还是根据自己需求，参考各类实际拍摄的评测，从实用角度出发更好些。

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