百萬像素：它們是什麼？多少像素才夠用？

瀏覽相機商店的資料，幾乎不可能不遇到「像素」和「百萬像素」這兩個詞。如今，大多數相機都擁有20萬像素（MP）或更高，甚至還有一些巨型相機達到了100億像素。我還記得十幾歲時走進相機店，看到的高階機型也只有2萬像素；也許五十年後，所有相機都會達到600億像素。那麼，像素究竟是什麼呢？我們又需要多少像素呢？

什麼是像素（以及百萬像素）？

像素是構成數位影像的最小可見單元。換句話說，數位影像由數百萬個微小的彩色方塊組成，而每個方塊就是一個像素。

相機感光元件也被稱為包含像素。在此語境下，像素指的是感光元件上感光位點（光敏單元）的數量。光敏單元是捕捉光線的獨立感應區域，然後由軟體轉換為像素。

像素也是描述相機解析度的單位。例如，富士X-T4相機拍攝的影像解析度為6240 x 4160像素，這表示影像長6240像素，寬4160像素，總共有25,958,400個像素。由於這個數字非常大，難以直接計算，因此最好使用百萬像素（MP）。一百萬像素就是一百萬個像素。所以，X-T4相機的解析度約為26萬像素。

總像素數與有效像素數

總像素和有效像素是選擇相機時最重要的參數之一。假設你的朋友取消了你的生日派對，最好的解決方法是什麼？當然是在B&H網站上查看相機參數囉！光是知道佳能R5可以錄製高達1300Mb/s的DCI 8K視頻，就足以讓你覺得根本不需要生日派對了。

但如果你仔細觀察，可能會發現一些破壞你寧靜夜晚的東西。幾乎所有相機都會顯示兩種不同的像素數：實際（或總）像素和有效像素。那麼，這兩個值之間有什麼區別呢？

對攝影師來說，最重要的數值是有效像素數。這是指在 RAW 檔案處理程序中開啟影像並以全尺寸顯示，或以最大尺寸匯出 JPEG 檔案時，影像中實際顯示的像素數。

例如，松下G9相機的官方標稱有效像素為20.3萬。但G9的實際像素是21.8萬，這又是怎麼回事呢？只要花費329.95美元，就能解鎖這些隱藏的像素，獲得更高的解析度嗎？很遺憾，答案是否定的。這些像素位於感光元件邊緣，也就是影像捕捉區域之外。為什麼感光元件邊緣會有額外的像素呢？主要有兩個原因。

1. 第一個原因：了解顏色感測器的工作原理

第一個原因在於色彩感測器的特性。例如，幾乎所有彩色數位相機中使用的拜耳感光元件就是一個完美的例子。這種感測器依靠獨立的光伏電池來捕捉紅光、綠光和藍光：

如果您使用 RAW 格式拍攝（建議使用 RAW 格式），您的 RAW 編輯軟體會透過稱為去馬賽克的過程將這些資料組合起來，產生您開啟 RAW 檔案時看到的影像。如果您使用 JPEG 格式拍攝，相機會自動處理此流程。

然而，如果光子單元的數量被限制在所需的最終像素數，那麼邊緣區域的單元數量將不足以準確捕捉顏色資訊。例如，下圖展示了僅使用邊緣像素計算顏色值時會發生什麼情況：

在右側所示的範例中，有 16 個彩色光電管（4x4）。通常，每個像素的值由四個光電管計算。然而，在行尾，只有兩個光電管可用於該行的第四個像素。因此，為了在最終影像中獲得 4x4 像素網格，實際上需要一個 5x5 的光電管網格，以確保每個 4x4 像素都有完整的顏色資訊。 （我對此過程進行了簡化。實際上，顏色解碼階段通常會使用比我剛才描述的演算法更優的演算法。）

2. 第二個原因：不必要的黑屏等級和暗訊號

然而，邊緣的這些額外像素並不足以解釋所有額外的像素。事實上，大多數相機都有完全不透光的像素！你可以把它們想像成塗成黑色的像素。這些就是所謂的光學黑像素。為什麼相機感光元件上會有完全無法感應光線的像素呢？

遺憾的是，即使在完全黑暗的環境下，相機感光元件仍然會產生一個訊號（稱為暗訊號），這個訊號並非純黑色。這顯然是不理想的；我們希望看到的是真正的黑色。

這可以透過視覺方式利用這些黑色像素來部分補償。透過讀取這些像素產生的訊號，相機可以對整個影像進行校正。

這種校正通常基於溫度模型，該模型透過黑色像素的數量來估算溫度。實際上，相機感測器溫度越高，產生的雜訊就越多，相機透過增加像素數量來補償這種雜訊。

類似的技術也用於長曝光降噪，即手動或透過相機拍攝暗幀來降低雜訊。然而，並非所有來自黑色像素的雜訊（甚至包括熱像素）都可以透過光學方法預測，因此暗幀減法在長曝光降噪中仍然十分有用。

你到底需要多少像素？

既然已經了解了像素的複雜細節，現在是時候提出一個有趣的問題了：你需要多少百萬像素？答案是至少100億像素；低於這個數值可能會導致宇宙爆炸。

好了，玩笑就開玩笑，到底多少像素才夠用？應該選擇45萬像素的相機而不是24萬像素的嗎？這些問題的答案取決於兩個因素：你的最終輸出媒介是什麼，以及你需要裁剪多少？讓我們詳細探討一下這兩個因素。

1. 你的最終結果是什麼？

如果你主要在網路上展示圖片，完全不需要很高的像素。例如，4K 顯示器只需 8.3 萬像素即可完整顯示。而 8K 顯示器則需要 33.2 萬像素。雖然擁有如此高解析度顯示器的人不多，但它們正變得越來越普及，因此如果你想製作 8K 桌面壁紙，請記住 33 萬像素這個關鍵點，同時也要注意感測器尺寸對最終畫質的影響。

印刷是展示作品的另一種絕佳方式，通常需要更高的像素數，尤其是在印刷大尺寸作品時。對於近距離觀看，大多數專家建議以每英吋 300 像素 (ppi) 的解析度進行列印。這意味著什麼呢？這意味著列印件的每一吋都應該包含 300 個像素。但這並非硬性規定；如果您使用 270 ppi，列印效果也完全可以接受。那麼，列印究竟需要多少像素呢？請參考下表，其中列出了一些常見的大尺寸列印尺寸：

列印尺寸（英吋）	解析度為300像素/英寸	像素密度為每英吋 300 像素	解析度為250像素/英寸	像素密度為每英吋 250 像素
8 10點¯x	2400 3000點¯x	7.2 MP	2000 2500點¯x	5.0 MP
12 18點¯x	3600 5400點¯x	19.4 MP	3000 4500點¯x	13.5 MP
16 24點¯x	4800 7200點¯x	34.6 MP	4000 6000點¯x	24.0 MP
24 36點¯x	7200 10,800點¯x	77.8	6000 9000點¯x	54 MP
32 48點¯x	9600 14,400點¯x	138.2 MP	8000 12000點¯x	96 MP

如你所見，隨著列印尺寸的增大，所需的像素數也會變得非常高。這是否意味著所有想要製作大尺寸照片的人都應該立刻去買一台富士GFX 100S相機，而忽略過度關注設備帶來的弊端呢？並非如此。所需的像素數也取決於你的觀看距離，而且不一定意味著你必須花費巨資；即使預算有限，你也可以開始拍照。

人眼能夠分辨低解析度列印件，即使從較遠距離觀看也能保持清晰。具體來說，如果您在特定距離需要大約 300 PPI 的影像，那麼將該距離加倍，所需的解析度就會降低到 150 PPI。將影像移動到兩倍距離處，所需的像素數就會減少到原來的四分之一。

由於人們通常不會近距離觀看大幅印刷品，所以我製作了一個更符合實際的像素要求表格：

列印尺寸（英吋）	PPI	精確	百萬畫素
8 10點¯x	300	2400 3000點¯x	7.2 MP
12 18點¯x	260	3120 4680點¯x	14.6 MP
16 24點¯x	220	3520 5280點¯x	18.6 MP
24 36點¯x	200	4800 7200點¯x	34.6 MP
32 48點¯x	180	5760 8640點¯x	50 MP

這張表格是基於我的個人喜好以及我對在家中擺放不同尺寸照片的願景而製作的。換句話說，它非常科學嚴謹，無可辯駁，完全不涉及任何器材上的考量。 （當然，它至少是一個很好的起點。）

所需的解析度還取決於列印媒體和拍攝對象。例如，如果影像中有很多精細的細節（例如羽毛），而這些細節模糊不清，那麼與相同解析度下的人臉影像相比，影像效果就會差很多。

基於以上考慮，我建議如下：如果您希望列印尺寸不超過 16 x 24 英寸，那麼幾乎任何現代感光元件都足以勝任（因為如今相機的起步像素通常至少為 20 萬）。這意味著任何現代的微型四分之三系統相機、APS-C 片幅相機或低解析度全片幅相機都可以。

即使你的照片解析度略低於特定列印所需的PPI，你也可以使用軟體進行進階放大處理。一些相機，例如松下GH6，也具有“像素位移”或高解析度模式，適用於特定用途，並提供更高的精度。例如，我的松下G9相機就有一個「像素位移」模式，可以產生80萬像素的RAW影像，只要畫面中的所有物體都完全靜止，效果就很好。

另一方面，如果您想列印 24x36 吋或更大的照片，那麼高解析度全片幅感光元件（例如Nikon Z7、Canon R5 或Sony A1 相機所搭載的感光元件）將為您提供更大的自由度。即使是更高解析度的全片幅相機，例如 61 萬像素的索尼 a7R IVA，對於需要製作大尺寸照片的用戶來說也是絕佳的選擇。

如果以上選項都無法滿足您的需求，富士 GFX 100S 是一台非常棒的相機。

2. 您需要剪什麼髮型？

第二個需要考慮的因素是裁剪，在某些情況下這是不可避免的。例如，作為一名野生動物攝影師，我經常需要裁剪，因為要近距離拍攝所有物種並不容易。裁切在微距攝影中也很常見，因為影像中被攝對象的大小通常會受到微距鏡頭最大放大倍率的限制。

因此，對於需要大幅裁切的攝影師，我建議選擇像佳能R5這樣高像素的相機，而不是像佳能R6這樣低像素的相機。從上面的列印圖表可以看出，佳能R5的45萬像素解析度能提供更多的列印選項。即使經過1.5倍裁剪，佳能R5的45萬像素分辨率仍然能得到大約20萬像素，而佳能R6的20萬像素分辨率則只有大約8.9萬像素。

或者，如果您使用足夠長的鏡頭，可以使用具有裁切係數感測器的相機（例如微型4/3系統或APS-C系統）進行「裁切」。這些相機的解析度大多在1600萬或2400萬像素左右，但由於其裁切係數，您最終可以在遠處的物體上容納比典型全畫幅相機多得多的像素。

最後，我們不得不承認，高像素相機最大的優點在於，仔細觀察像素本身就是一種非常放鬆的活動。這些額外的像素可以帶來意想不到的視覺享受和療癒功效。

結論

像素是影像的基本組成單元，一般來說，像素越多越好。但你真的需要最高像素嗎？幸運的是，如今的攝影師擁有非常先進的相機，大多數相機都具備足夠的像素，幾乎可以應付任何拍攝場景。對於超大尺寸列印和裁剪，更高的像素當然更有價值，因此40萬到60萬像素的相機非常實用。然而，即使是20萬像素的相機也能拍攝出非常精美的大尺寸照片，較低的像素數不應該阻礙你獲得出色的作品。我期待看到你關於100億像素是否是攝影最佳像素等級的評論！