相机大百科：通过实拍解析衍射影响有多大
时间：10-02
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衍射，这个词语对于大家肯定是熟悉又陌生的，相信很多人都听说过如果光圈缩的太小，会因为衍射降低画质这样的说法。衍射重新被大家所重视主要原因就在于最近相机的像素有了非一般的提高，所以受到衍射的影响也在逐步放大，而本期相机大百科我们就来谈谈衍射的影响究竟有多重。
像素密度狂提升 带来衍射副作用
通过实拍解析衍射影响有多大
其实写这篇文章的初衷也是由于我的一个朋友跟我反复争辩了很久，他说现在D800的极限衍射光圈是f/8，而NEX-7已经到了f/5.6，目前一般镜头最大光圈都不会比他大很多，那新机器画质就糟糕的没法要了。笔者认这种现象是不可能的，首先是衍射根本没有那么重，第二就是这位朋友只知道100%看画面，这种做法的正确性很值得商榷。
衍射其实是无处不在的 一圈圈的水波纹就是最典型的衍
但我也不是什么行业权威，一句我认为显然不足以说服大家怎么样，所以我要做的事情就是通过更加科学的手段来给大家证明衍射会给我们带来多少的负面效果，毕竟购买像素更高的新相机，但是画质不如老产品这一情况在笔者看来是绝不可以接受的事实，下面就请大家进入我们今天的文章部分：
新老两机做对比 物差4代像差4倍
首先我们来讲讲什么是衍射，根据WiKi百科的解释，衍射(英语：diffraction)是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。在经典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间，则会有光亮区域与阴晦区域出现于观察屏，而且这些区域的边界并不锐利，是一种明暗相间的复杂图样。这现象称为衍射，当波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能发生这种现象。
左侧只有边缘不实 右侧则是彻彻底底的衍射
而在相机当中，我们遇到的衍射简单来说，就是在光圈收缩过小的情况下，光线的最小分辨尺寸会大于像素的尺寸。也就是说在这种情况下即使我们提高很高的像素，依旧不太可能取得非常锐利的画面。这里就遇到了一个问题，我们想要尽可能好的画质，那么要做的是提高像素吗?显然提高像素是必须的，但是提高像素会不会带来负作用呢?
从这张图我们可以看到衍射条纹的多种多样 想要好好算他?还是算了吧……
至于衍射具体的计算方法，笔者曾经请教过很多人，最后某大神给我的结论却是：计算衍射与感光元件的关系并不是简单的事情，需要考虑到光的波长(每个颜色的光衍射情况不一样)，感光元件的实际感光部分像素大小(考虑到像素密度和开口率以及布线方式等等)，感光元件的滤镜布局(都是拜耳结构，这个还好办)以及猜色算法(这个……不说啥了)。总而言之，衍射造成的影响非常复杂，想要简单的计算只能按照单色光，单色传感器，绝对开口率去处理，但是得出的结论究竟有多少参考意义?
新旧哥俩 像素差4倍 衍射的差距自然不必多说
所以这一次笔者就给大家来个最为直观的，笔者找来了自己当年的第一台数码单反相机—尼康D70s与目前最新发布的数码单反相机—尼康D5200。这2台相机前者只有600万像素，后者则为2400万，两者均为APS-C传感器，面积也差不多。从理论上来讲，4倍的像素差，意味着尼康D5200会提前1档多进入极限衍射范围，受到衍射的影响也是D70s的数倍，就让我们来看看，这两台相机究竟有多少差异。
标版测试很科学 影响远比传说小
测试方法其实很简单，笔者使用相同的一只尼康105/2.8 VR微距镜头拍摄ISO 12233的分辨率标版，然后比较两者之间的分辨率差异，说白了我要证明的东西只有一点，那就是以目前相机的像素水平，高像素机器的分辨率一定比低像素更高，哪怕在衍射最为严重的超小光圈也是如此。
尼康D5200与尼康D70s实拍图片
首先让我们来看看笔者整理出的图片，小光圈情况就不上图了，笔者直接给出3张最小光圈的截图，分别为f/16、f/22、f/32，我想结论是毫无疑问的，哪怕是在f/32这种衍射已经达到非常严重程度的情况下，尼康D5200仍然保持着比尼康D70s高的分辨率，虽然他们之间的差距已经被拉到比理论值小得多得多，但是优势还是存在的。
尼康D5200与尼康D70s分辨率对比
然后笔者又整理了一下所有档位下的光圈测试，由于尼康的105/2.8 VR存在一个随距离缩小最大光圈的问题，所以在此次测试当中笔者没有列出最大光圈的数据，只从f/4开始。毫无疑问，尼康D5200的优势是全程的，而且在大的几档光圈下的优势可谓是极其明显。
缩小尺寸比一比 更高像素很有用
那这个时候相信肯定有朋友又要继续问，这是在100%像素下看图的结果，你之前不是还批判过100%像素看图是一种值得商榷的问题吗，那么这一次笔者就把尼康D5200的像素缩小到600万像素，让我们来看看到底谁更强悍。
尼康D5200与尼康D70s实拍图片
以上的图片依旧是f/16、f/22、f/32，我们可以看到使用高像素的尼康D5200缩图之后整个画面变得无比锐利，在f/32这样的极限光圈下相比D70s锐度要强悍了不少，要知道当年D70s的锐度可是被很多人所称赞的。
尼康D5200与尼康D70s在归一化600万像素之后的分辨率对比
而实际分辨率这块，我们可以看到尼康D5200在缩图600万之后在疯狂的挑战上限，而对于只有600万像素的相机来说这是绝不可能的事情。这也从侧面证明了新相机虽然100%看起来蛮糟糕的，但是如果和老机器相比，单纯从锐度和分辨率方面来讲绝对是不容怀疑的。
衍射效应被放大 影响其实在上限
好了，相信看了以上的测试结论已经得出来了，那就是目前的相机即使衍射已经非常严重了，相比低像素衍射不严重的机型在分辨率上仍然有着一些优势，无论是全像素还是缩图都是如此。这种优势的存在意味着大家总在说这台相机衍射多么多么重，画质会比以前的机器低这种说法成为了不可能。
目前相机提高像素已经进入了一个瓶颈期
另一方面，我们也发现一个问题，那就是随着像素密度的提升，镜头的最佳光圈正在慢慢往最大光圈方向移动，传统概念上的最佳光圈在超高像素机型上被再次提高了0.5-1.0档，对于追求极致分辨率的朋友来说，你们很可能会更多的挣扎在分辨率与景深的泥潭里，要么分辨率不够极致，要么景深太浅无法拍摄全景。
最后笔者也要肯定的告诉大家，衍射其实已经给画质带来了问题，但是这个问题目前的影响程度并没有达到传说中的那么大。随着像素密度的进一步提升，考虑到目前主流镜头的设计，实际分辨率与理论像素的差距会进一步拉大。
目前厂商为了增加画质想出了各种办法 比如H4D-200MS就使用了像素平移
总的来说，衍射会影响到一台相机画质的上限，但是目前绝没有严重到让你的高像素新品比老相机更差，换个角度说那就是在绝大多数情况下，使用相同的镜头，高像素机型的分辨率一定高于低像素机型，无论哪一档光圈都是如此。所以说如果你购买了诸如尼康D800、D5200、D3200，索尼NEX-7、A77、A65这种超高像素机型，不要想太多衍射什么的，大胆的使用最高像素吧！
像素密度狂提升 带来衍射副作用
通过实拍解析衍射影响有多大
其实写这篇文章的初衷也是由于我的一个朋友跟我反复争辩了很久，他说现在D800的极限衍射光圈是f/8，而NEX-7已经到了f/5.6，目前一般镜头最大光圈都不会比他大很多，那新机器画质就糟糕的没法要了。笔者认这种现象是不可能的，首先是衍射根本没有那么重，第二就是这位朋友只知道100%看画面，这种做法的正确性很值得商榷。
衍射其实是无处不在的 一圈圈的水波纹就是最典型的衍
但我也不是什么行业权威，一句我认为显然不足以说服大家怎么样，所以我要做的事情就是通过更加科学的手段来给大家证明衍射会给我们带来多少的负面效果，毕竟购买像素更高的新相机，但是画质不如老产品这一情况在笔者看来是绝不可以接受的事实，下面就请大家进入我们今天的文章部分：
新老两机做对比 物差4代像差4倍
首先我们来讲讲什么是衍射，根据WiKi百科的解释，衍射(英语：diffraction)是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。在经典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。假设将一个障碍物置放在光源和观察屏之间，则会有光亮区域与阴晦区域出现于观察屏，而且这些区域的边界并不锐利，是一种明暗相间的复杂图样。这现象称为衍射，当波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能发生这种现象。
左侧只有边缘不实 右侧则是彻彻底底的衍射
而在相机当中，我们遇到的衍射简单来说，就是在光圈收缩过小的情况下，光线的最小分辨尺寸会大于像素的尺寸。也就是说在这种情况下即使我们提高很高的像素，依旧不太可能取得非常锐利的画面。这里就遇到了一个问题，我们想要尽可能好的画质，那么要做的是提高像素吗?显然提高像素是必须的，但是提高像素会不会带来负作用呢?
从这张图我们可以看到衍射条纹的多种多样 想要好好算他?还是算了吧……
至于衍射具体的计算方法，笔者曾经请教过很多人，最后某大神给我的结论却是：计算衍射与感光元件的关系并不是简单的事情，需要考虑到光的波长(每个颜色的光衍射情况不一样)，感光元件的实际感光部分像素大小(考虑到像素密度和开口率以及布线方式等等)，感光元件的滤镜布局(都是拜耳结构，这个还好办)以及猜色算法(这个……不说啥了)。总而言之，衍射造成的影响非常复杂，想要简单的计算只能按照单色光，单色传感器，绝对开口率去处理，但是得出的结论究竟有多少参考意义?
新旧哥俩 像素差4倍 衍射的差距自然不必多说
所以这一次笔者就给大家来个最为直观的，笔者找来了自己当年的第一台数码单反相机—尼康D70s与目前最新发布的数码单反相机—尼康D5200。这2台相机前者只有600万像素，后者则为2400万，两者均为APS-C传感器，面积也差不多。从理论上来讲，4倍的像素差，意味着尼康D5200会提前1档多进入极限衍射范围，受到衍射的影响也是D70s的数倍，就让我们来看看，这两台相机究竟有多少差异。
标版测试很科学 影响远比传说小
测试方法其实很简单，笔者使用相同的一只尼康105/2.8 VR微距镜头拍摄ISO 12233的分辨率标版，然后比较两者之间的分辨率差异，说白了我要证明的东西只有一点，那就是以目前相机的像素水平，高像素机器的分辨率一定比低像素更高，哪怕在衍射最为严重的超小光圈也是如此。
尼康D5200与尼康D70s实拍图片
首先让我们来看看笔者整理出的图片，小光圈情况就不上图了，笔者直接给出3张最小光圈的截图，分别为f/16、f/22、f/32，我想结论是毫无疑问的，哪怕是在f/32这种衍射已经达到非常严重程度的情况下，尼康D5200仍然保持着比尼康D70s高的分辨率，虽然他们之间的差距已经被拉到比理论值小得多得多，但是优势还是存在的。
尼康D5200与尼康D70s分辨率对比
然后笔者又整理了一下所有档位下的光圈测试，由于尼康的105/2.8 VR存在一个随距离缩小最大光圈的问题，所以在此次测试当中笔者没有列出最大光圈的数据，只从f/4开始。毫无疑问，尼康D5200的优势是全程的，而且在大的几档光圈下的优势可谓是极其明显。
缩小尺寸比一比 更高像素很有用
那这个时候相信肯定有朋友又要继续问，这是在100%像素下看图的结果，你之前不是还批判过100%像素看图是一种值得商榷的问题吗，那么这一次笔者就把尼康D5200的像素缩小到600万像素，让我们来看看到底谁更强悍。
尼康D5200与尼康D70s实拍图片
以上的图片依旧是f/16、f/22、f/32，我们可以看到使用高像素的尼康D5200缩图之后整个画面变得无比锐利，在f/32这样的极限光圈下相比D70s锐度要强悍了不少，要知道当年D70s的锐度可是被很多人所称赞的。
尼康D5200与尼康D70s在归一化600万像素之后的分辨率对比
而实际分辨率这块，我们可以看到尼康D5200在缩图600万之后在疯狂的挑战上限，而对于只有600万像素的相机来说这是绝不可能的事情。这也从侧面证明了新相机虽然100%看起来蛮糟糕的，但是如果和老机器相比，单纯从锐度和分辨率方面来讲绝对是不容怀疑的。
衍射效应被放大 影响其实在上限
好了，相信看了以上的测试结论已经得出来了，那就是目前的相机即使衍射已经非常严重了，相比低像素衍射不严重的机型在分辨率上仍然有着一些优势，无论是全像素还是缩图都是如此。这种优势的存在意味着大家总在说这台相机衍射多么多么重，画质会比以前的机器低这种说法成为了不可能。
目前相机提高像素已经进入了一个瓶颈期
另一方面，我们也发现一个问题，那就是随着像素密度的提升，镜头的最佳光圈正在慢慢往最大光圈方向移动，传统概念上的最佳光圈在超高像素机型上被再次提高了0.5-1.0档，对于追求极致分辨率的朋友来说，你们很可能会更多的挣扎在分辨率与景深的泥潭里，要么分辨率不够极致，要么景深太浅无法拍摄全景。
最后笔者也要肯定的告诉大家，衍射其实已经给画质带来了问题，但是这个问题目前的影响程度并没有达到传说中的那么大。随着像素密度的进一步提升，考虑到目前主流镜头的设计，实际分辨率与理论像素的差距会进一步拉大。
目前厂商为了增加画质想出了各种办法 比如H4D-200MS就使用了像素平移
总的来说，衍射会影响到一台相机画质的上限，但是目前绝没有严重到让你的高像素新品比老相机更差，换个角度说那就是在绝大多数情况下，使用相同的镜头，高像素机型的分辨率一定高于低像素机型，无论哪一档光圈都是如此。所以说如果你购买了诸如尼康D800、D5200、D3200，索尼NEX-7、A77、A65这种超高像素机型，不要想太多衍射什么的，大胆的使用最高像素吧！