摄影圈流传一句话“底大一级压死人”,意思是传感器尺寸越大的相机成像质量越好。但是也有不少人发现相机厂商还会强调单个像素的尺寸。传感器尺寸 VS 单像素尺寸,哪个更影响信噪比呢?

▲ 关于传感器与像素尺寸的描述
信噪比与噪点
信噪比越低,噪点越明显。噪点其实就是信号的波动。
我们来看下面这张图,现实世界中纯净的蓝色,理想成像时每个像素都应该是一样的颜色,但实际情况是每个像素都会有差异,差异越大噪点就越明显。

这就像雨天在地上放 5 个水桶,每个水桶所接到的雨滴数很难相同。有的桶接了 1 万滴水,有的同桶只接了 9999 滴水。这就会出现波动。

计算信噪比,就是计算波动的大小。首先建立一个参考基准,就是所有像素的平均值。然后再衡量各像素与平均值的差异,就是方差。
可以确定,每个像素接收到的光子数量越多,像素之间的差异就会越小。因此,提高进光量可以提升信噪比,获得质量更好的图像。
传感器 VS 像素面积

▲ 各尺寸传感器面积对比
照片观察尺寸相同时,传感器面积决定了信噪比。比如,在同一台电脑上让照片放大到刚好铺满整个屏幕,或者是用打印机输出相同尺寸的实物照片,这时候传感器面积大的相机拍摄的照片更好。

像素观察尺寸相同时,单个像素的面积决定了信噪比。比如,在电脑上都放大到 100% 查看,或者用打印机都按照 300 点 / 英寸打印实物照片,像素面积大的相机拍摄的照片更好。此时像素总数多的照片预览更大。

假设有一个全画幅传感器,拍摄一张照片(1 号)。再把传感器裁切掉一部分,变成 APSC 画幅,拍摄一张照片(2 号)。
听上去似乎 1 号和 2 号的信噪比一样,毕竟是同一块传感器裁切出来的嘛。但是 2 号照片的像素数量明显更少,如果放大到和 1 号相同,信噪比自然是不如 1 号的。但如果不放大了看,两者的信噪比还真就一模一样。
所以说,传感器的总面积决定了上限,虽然放大、裁切后可能不如单个像素面积更大的 APSC 画幅,但是大家平时看照片是看一整张照片。不可能把全画幅放大 500 倍,半画幅不放大,然后说全画幅不如半画幅。
有时候,即使尺寸相同的两个传感器,高像素的成像质量可能也不如低像素的,因为像素密度增大后,各个像素间的互相干扰也会变严重,还会增加读出噪声。

总结:传感器面积决定了整张照片的信噪比,单个像素的面积决定了放大后局部细节的信噪比。单个像素面积越大,动态范围越高;但是会导致整体像素数量越低,分辨率降低。
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