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镜子有像素吗?为什么手机摄像头做不岀镜子那样的效果?

作者: 手机通讯  发布:2020-02-14
导读:目前,手机前置摄像头的像素都已经达到3000万了,把手机前置摄像头当镜子用,效果却并不理想。那么镜子有像素吗?为什么手机摄像头不如镜子?镜子只能反射光线,没有像素的概念镜子反射的光到达人的眼睛,我们才...

目前,手机前置摄像头的像素都已经达到3000万了,把手机前置摄像头当镜子用,效果却并不理想。那么镜子有像素吗?为什么手机摄像头不如镜子?

镜子只能反射光线,没有像素的概念

镜子反射的光到达人的眼睛,我们才能看到镜子中的画面,也就是周围物体的影像。而镜子并不能完全反射周围物体的光线,部分光子会被镜子吸收。因此经过镜子反射后的画面相对于人眼直接看到的画面存在画质损失。镜子中的画面清不清晰与人的视力有关。要讨论也只能讨论人眼的像素。

什么是像素?

像素只针对数码相机以及数字图像而言。比如胶卷相机就没有像素这个概念,因为胶卷相机所成的像是模拟图像。世界的真实影像都是模拟的,或者说是连续的。计算机出现后,我们需要对模拟化的图像进行数字化处理,便出现了像素这个概念。因为计算机只能处理离散化的数据。对于模拟图像,理论上包含无限多个像素点。

数字化的图像又分为矢量图和位图。矢量图无论放多大都不会失真,而位图放到最大之后就能看见像素点了。

位图也叫做点阵图像或者栅格图像,是由被称为像素的若干个点组成的图像,通常是矩形点阵。像素是不可分割的最小图像单位。像素点可以理解为采样点,采样点越多,图片还原度越高。

一个图像包含的像素点越多,图片越清晰。对于图片的清晰度,我们用分辨率来描述。通常数字化的图像都采用的是矩形点阵,因此我们用该矩形在纵横方向上像素点的数量之积来描述分辨率大小。

通常我们所说的某某图像的像素多大,就是指该图像的分辨率。比如一张1080p的图像,它的分辨率为1920×1080像素, 包含2073600个像素点,也就是207万像素分辨率。分辨率越高的图像,文件体积也就越大。值得一提,并不是分辨率越高,图像就越清晰,还与其它因素有。

手机摄像头的像素

手机摄像头中最关键的部分便是图像传感器,目前手机摄像头采用的是CMOS(互补式金氧半导体元件)图像传感器,它是一块半导体集成电路。CMOS中利用光电二极管做感光元件,利用彩色滤光片分离出红绿蓝三种光学信号。随着技术的发展,手机摄像头中的图像传感器的集成度越来越高,像素自然也就水涨船高。

手机摄像头记录的是数字图像,目前手机摄像头的像素已经达到了1亿。这里的像素是指该摄像头的最大像素。不过由于手机摄像头中的CMOS尺寸比较小,手机摄像头的分辨率虽然很高,但是单个感光像素的尺寸却很小,感光性能不佳。为了尽量弥补这一缺陷,许多手机厂商采用软硬结合的方法,发明了像素四合一技术。因此并不是摄像头的像素越高,拍出来的画质就越好。

未来,随着手机图像传感器的集成度越来越高,手机摄像头的像素可能会再创巅峰,几亿像素都不在话下。

人眼的像素有多大?

人眼中的视网膜就好比CMOS图像传感器。人眼和手机摄像头都需要将光信号转变为电信号,只是转变方式不同。视网膜上有负责感知色彩的视锥细胞(700万个)与感知亮度的视杆细胞(1.2亿个)。其中视锥细胞有三种,分别负责感知红绿蓝三种色光。

绝大多数人类无法准确用记忆还原出过往画面中的细节,而相机却可以以文件的形式保存下来。在大多数时候,人眼看到的画面的分辨率都很低。比如你逛商场的时候都是粗略的浏览一遍,只在需要认真观察的时候才会用眼睛采集高分辨率的图像。人脑需要实时处理视觉信息,若画面分辨率太高,大脑负担太大了。只在需要的时候才开启高分辨率功能。而且人类还有一颗聪明的大脑,拥有记忆力,可以根据以往的经验和记忆对画面进行脑补,可以认为是一种基于人工智能的算法优化。

人眼中的画面与手机摄像头的画面不一样,人眼视野中心的分辨率较高,而视野边缘分辨率则较低。不像CMOS图像传感器那样像素密度平均分布。此外,我们所看到的画面是经过大脑处理后的画面,因此很难用像素来衡量。有时候我们觉得很清晰的画面,实际上像素值可能很低。

从人眼的生理结构上来看,人眼的像素大约在700万左右。然而人眼的成像方式与摄像头的成像方式并不完全一样,不能直接等价。根据国外某学者的研究,在视野为120度的情况下,人眼的分辨率大约为5.76亿像素。实际上人眼在某些场景上完全比不上手机摄像头。如果人眼的分辨率真的有5.76亿,在同等距离下,人眼的解析度应该比4000万像素的手机摄像头还高,实际情况却不是这样的。

由此可见,单纯的用像素来描述人眼视力是不科学的,因为这两者之间的成像方式是不同的。

总结

综上所述,手机摄像头做不到镜子那样的效果,是因为两者之间有本质上的区别。镜子只是反射光线到人眼中,本身并不能成像。我们之所以看到了镜子中的像,是因为人眼接收到了镜子反射的其它物体的光。而手机摄像头相当于人眼,只能被动的接收光线。

手机镜头要想达到如同人眼看镜子般的效果,单纯的提高摄像头的像素行不通,还需要在其它功能方面做出提升。比如,更大的宽容度,更高的图像采样率,更高性能的防抖功能。此外,智能手机的影像处理器也要足够强大,能够支持超高数据量的运算。

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关键词: 像素 摄像头 镜子

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