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畫素競爭下的真相 ---- 1/3 吋 CCD CMOS 作成 400萬畫素 是否是正確選擇

好文章,真的是長知識了
終於知道為什麼有的畫素那麼高
拍出來比低畫素還差!
根據大家提供的資料,我將爭議最大的畫素敘述修改增補一下,希望能更精確一些。
如仍有誤, 請再指教。

見解比我更正確的有 pda .Easonshin......等很多人,我希望找時間將他們一一標出,以感謝。
至於有些干擾性廢文,就請自行分辨了。

以現在的IC 製程水準,
將1/3 吋 CMOS 畫素做成 100萬畫素 (pixel) 也就是 400萬畫元 (element) 應是正確的。

由於CMOS畫元(element) 只能分辨光的強弱(黑白),不能辨別顏色,
所以每個全彩色畫素 (pixel) 需要4個畫元 (element)來組成 ,
上面貼上 R紅、B藍、G綠濾光片,如此才能經由 DSP CPU 算出顏色向量,
以組成正確亮度與顏色之照片。

400萬顆 CMOS 畫元 (element) 以 2688X1520 擠在 1/3 吋 面積上,
每顆只分到 3 X3 微米寬,面積約9平方微米。

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1/3吋對角線 8.46mm 。 等於 8mm X4.5mm 長方形 ,若長寬比為 16:9
也就是CMOS 之總面積為 2688*3um X 1520*3um = 8mm X 4.5mm
(感謝pda 兄提供的第一手資料)
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以前 CCD大都用3個色 R G B 三色 或 C M Y 三補色以三角形組成。
為何近期 CMOS 很多都改用4個畫元 (element) 來組成一個畫素(pixel),而不用 3個來組成呢?
因人眼需要 59% 綠光 30% 紅光 11% 藍光,大腦才能組成白光的感覺。
綠光需求量是紅光的2倍,藍光的6倍,很難做到。用 CMY 雖可解決,但顏色會較混濁。
所以通常都是用4個畫元 (element) ,上貼 RG RB 濾光片來組成一個四方形磁磚 (Mosaic)
也就是用兩顆綠光來湊足 59% 能量。以與紅光 藍光接近。也就是俗稱的 6:3:1


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很多液晶顯示器也是用相同排列 RG GB 來增進演色性,甚至SHARP 還用 RG BY 來加寬黃色域表現,
但我的眼睛訓練不足尚無無法分辨其差別。
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在照明很好的情況下,DSP可經6:3:1 比例修正後於400萬畫素中,取出 400萬點真正亮度資訊,
所以黑白照片中真的是有400萬個亮度Y訊號。也就是 顯示器 1920X1080=200萬點的兩倍

而400萬顆 CCD CMOS 畫元 (element) 則只能用來組成一張 100萬畫素 (pixel)的全彩資訊。
1344x756=100萬個色塊,也就是 1920X1080=200萬 的一半。

幸好而人類眼睛對色彩之分辨率,限於視網膜錐狀體數量比桿狀體少很多。
人眼對 紅色塊之分辨力,只有黑白條紋的 1/3 , 綠色約 1/4 ,藍色則最糟,只有1/8。
也就是色塊需要比黑白條紋 3~9倍粗,才能被人眼分辨出來。也就是太小的色塊會被看成黑白影像。
若以綠色的 1/4做中間值。 400萬塊的黑白圖案,只需100萬塊色塊就能顯示完美彩色。

所以我認為要在 4.7吋 LCD 看照片, 使用 1/3吋 400萬畫元之 CMOS 是最明智的選擇。
也是我多年來的夢想。

我的電腦螢幕是27吋,在上面看相片應該還是可以。
但如果想投到100吋銀幕或出海報,就要用更好的單眼相機了。

我更希望 Cannon Nikon SONY 單眼相機能出 400萬畫素版。
不要再盲目做那些輸出海報尺寸照片才用的到的千萬畫素相機。來騙無知的傻瓜上鉤。
希望那時實用ISO 感度可達 6400 動態可達 300:1

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R: RED 紅 G:GREEN 綠 B: BLUE 藍
C: CYAN 青 M: MAGENTA 洋紅 Y: YELLOW 黃


你的內容是CCD CMOS Sensor 還是CCD & CMOS Sensor呢
因為乍看之下,以為又多了一種新Sensor
為了這篇~~我又將我10年前曾經有過的 Fuji 50i CCD的照相機再推一次

真的那是的照片照出來的品質..好很多..雖然只有200萬畫素...
高畫素不管是不是謊言,結論是看實拍最準。
高畫素並不一定等於高畫質,這件事也早就是許多人知道的事

問題是,我們一直期待廠商做的,就是突破高畫素不等於高畫質這樣的事啊

如果有人五年、十年後,還跟你說你手上的NEW hTC ONE 400萬就夠用了,再上去也不會更好
那我們為何還要期待這些廠商做出什麼樣突破性的東西?

也並沒有人說手機不可以做大底的感光元件

這次的1/3吋,400萬畫元,幾年前的手機就能夠有類似水準了
或者是說,這樣的感光元件製程技術老早就已經達到了
主要是因為Cpu等硬體性能加強後軟體方面跟著進步的ZOE與連拍性能、畫質處理提升
但除了這些必然的進步外(畢竟硬體處理圖像的能力進步了這麼多)
剩下的就只有光學防手震這點可說是突破了。

真要突破還可以從鏡頭下手,iPhone5都稱面對強光產生的耀光是手機鏡頭必定會出現的
那突破鏡頭素質或鍍膜一樣能成為突破

別家廠商掛上蔡司、信乃達,雖然不見得真有多好的高畫質
但是再怎麼樣也比什麼都沒掛上來的好

連iPhone都知道要主打我們有著五枚高畫質鏡片,相機的鏡頭還能不重要嗎?

Zoe說穿了也只是拍攝三秒的短片,而且hTC提供了一個生動活潑的相簿顯示這些"照片"們
但是除了那個生動的相簿外,它廠手機沒有辦法錄影三秒嗎?

回歸適當的畫素 = 突破 ?!
個人認為若論為"反思"還比較合理。

最後還有一點,低光下的拍攝成功率、畫質雖然提升了,但是在白天的表現又如何?
1/3吋感光元件再怎麼拍,實拍結果也並不會從手機畫質變成高階相機。

看看實機實拍、及比較,比硬體上設計合不合理來得實際。
樓主糾正與增進各位朋友(以及小弟)對畫素的認識與知識,這點非常值得讚許~
joee0514 wrote:
看了還是似懂非懂,是...(恕刪)

sony 的網站上還有一些舊的 CCD Sensor 的data sheet可以下載,

裡面包含 該產品的 bayer filter的排列,跟最終輸出的計算方式,

要新的比較難,除非您有付錢給這些廠商

剛看了一下一堆 NTSC color image sensor 的都是 htc one單位像素面積的好幾倍大阿 ,而且是 CCD開口率都大到靠北,超威的。

bv2fb wrote:
一:

HTC 在歷史上曾有許多東西沒做好。讓我們失望。
但這次大膽嘗試新像機概念,將面積升為 1/3吋,畫素降為 400萬。
大膽卻正確, 令我讚嘆。

網上討論一知半解者多,敵營攻城部隊與護衛隊一陣亂打,言之無物,越來越失焦。
茲將所知提供大家參考,數字部分只是大約抓來,以方便閱讀為原則,如有錯誤尚請專家指正。

以現在的IC 製程水準,
將1/3 吋 CCD CMOS 畫素做成 100萬畫素 (pixel) 也就是 400萬畫元 (element) 應是正確的。

由於 CCD CMOS 只能分辨光的強弱(黑白),不能辨別顏色,
所以每個畫素 (pixel) 至少需要至少3~4個畫元 (element) ,
上面貼上 R紅、B藍、G綠濾光片,如此才能經由 DSP CPU 算出顏色向量,
以組成正確亮度與顏色之照片。

400萬顆 CCD CMOS 畫元 (element) 以 2688X1520 擠在 1/3 吋 面積上,
每顆只分到 3微米寬,面積約9平方微米。

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1/3吋 CCD =8.46mm 對角線。 等於 8mm X4.5mm 長方形 長寬比 16:9 時
也就是2688*3um X 1520*3um = 8mm X 4.5mm (感謝pda 兄提供的第一手資料)
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3X3=9微米平方所能收到的光子已經很少。在月光下時有時一秒鐘才被一兩顆光子 (Photon)撞到。
所以他的畫面動態已達人眼舒服感覺之下限 100:1。
如果再增加總畫素量至1300萬,每個畫元 (element)面積將更小.
推算約為 1.7X1.7=3微米平方,
如此小的受光面積,將使動態變更差,(例如 50:1 > 30:1) 畫質感覺變更壞。
訊噪比更差,也就是暗部雜訊更大。

所以1/3 吋 CCD CMOS 做成100萬畫素 (pixel) 也就是 400萬畫元 (element),是個天險。

進年來廠商廣告都錯將畫元 (element)稱為畫素 (pixel) ,積非成是的將 400萬畫元稱為 400萬畫素。
專家已經不敵眾人,懶得爭辯,只好隨波逐流,將錯就錯。
況且在輸出全黑白影像時,也真的有 400萬個點。(恕刪)


樓主:
網上討論一知半解者多
進年來廠商廣告都錯將畫元 (element)稱為畫素
專家已經不敵眾人,懶得爭辯,只好隨波逐流,將錯就錯。

專家已經不敵眾人,懶得爭辯,只好隨波逐流,將錯就錯。

專家已經不敵眾人,懶得爭辯,只好隨波逐流,將錯就錯。

專家已經不敵眾人,懶得爭辯,只好隨波逐流,將錯就錯。

專家已經不敵眾人,懶得爭辯,只好隨波逐流,將錯就錯。






bv2fb wrote:
一:HTC 在歷史上...(恕刪)


好棒的文章~

上了一課!

bv2fb wrote:
一:HTC 在歷史上...(恕刪)


專業文 , 請教 CCD 有 dummy cell ( memory 以前看過是有
那CCD CIS ? )

問下背照CCD wafer 要晶背磨多少 um ? 一般 IC WAFER 封前都要磨背.
, 透過背面來感光不知是誰發明的.

背照CCD 優缺

thank you
好文!!!不推真是對不起自己!!!
說真的~~
HTC雖不懂行銷~~
但也不是笨蛋~~
沒必要耍白痴去砸了多年建立的招牌!!!

HTC加油!!!
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