像素之爭無論是膠片時代還是數碼時代，都是一場無比激烈的戰爭，在去年蘋果發布5K顯示屏的iMac之後，民用數位相機第一次在解析度上感受到了危機感。如今，單眼相機已經正式邁入了5000萬像素的時代，似乎我們不必再擔心解析度不足的問題了。筆者今天這片文章，就帶大家看一下5000萬像素的照片，究竟可以做什麼，而我們「超越人眼」的終極目標，要如何才能實現。
·高像素不是神話 終極目標還原人眼
在2015年，高像素又一次成了影像界最熱門的話題，無論是佳能5DS/5DSR的5060萬像素，還是奧林巴斯E-M5II的合成6370萬像素，都讓民用級別相機的照片解析度提升到了一個新的層次。在邁上5000萬這一大關後，我們的輸出列印尺寸有了更大的提升，而顯示器的解析度也再一次被相機秒殺，可以說高像素已經不在是神話，那麼我們到底需要多高的像素，高像素又能帶來什麼呢？
佳能5DS使得135相機像素真正趕上了主流中畫幅（左：佳能5DS 5060萬；右:賓得645Z 5140萬）
在上一篇關於像素之爭的文章中，筆者曾經提到過，當相機像素達到1800萬後，即可完全覆蓋5K顯示器；對於使用而言，日常的網絡圖片傳輸通常使用500K以下的圖片，對於照片輸出和新聞傳播，日常中像素需求也不會超過1200萬（文章可參見《顯示器邁入5K時代 你相機像素還夠用嗎？》）。這一次，當相機像素邁上5000萬後，我們可以聽到很多聲音，例如：「5000萬拍風光更有用」，「5000萬可以後期空間更大」，雖然我們都知道高像素可以提升列印輸出，可以讓照片更清晰，但是具體對日常生活有何幫助可能很難說清楚。
佳能的5000萬像素，看似僅是對拍風光和輸出有幫助，但其實有著更大的意義
高像素最直接的作用，是提升列印的輸出，特別是商業圖像輸出，但是這種僅僅是最顯而易見的層面，對於每一個數碼影像設備的研發者來說，高像素的終極目標永遠都是還原最真實的現實場景，更直白更宏大的目標，就是還原人眼的視覺呈現效果。那麼，到底多少萬像素才能真正還原人眼，影像科技的未來又究竟是怎樣的，今天筆者和大家一起探討一番。
·5000萬仍然太低 還原人眼困難重重
正如筆者所說，影像產品的最終極目標是還原現實，也就是還原人眼的呈現效果。雖然單純的單幀採集上，我們更傾向於創作層面，並不追求絕對的逼真感，但是當我們上升至整體層面來看，人類一直在力求最大限度的記錄現實環境，這裡我們就來看一下還原人眼究竟需要多少像素。
還原人眼一直是相機廠商的終極目標，例如索尼路線圖就打出了「2017年超越人眼」的宏偉目標
單純從像素角度來看，在之前測試中我們得到的結論是：從數碼像素的理解來看，人眼的像素值最高可高達十億（詳情參見文章《最高超10億 實測人眼到底等於多少像素》），因此5000萬像素相比起人眼來還是非常渺小的。但是，還原人眼不一定要達到人眼，我們首先來簡單看一下人眼的成像效果。
人類的眼鏡，其實是「泛焦鏡頭」，我們的眼球只負責記錄，而大腦這臺超級計算機可以將所有光線信息匯總成一幅「畫面」，因此人眼雖然像素極高，但是觀察到的大部分區域是模糊的。因此，雖然人眼的雙眼視角為124度，實際清晰的「焦內」大約只有43度。由此換算，人眼的實際清晰成像像素只有10億的1/9，因此，實際上人眼的清晰像素值僅有1.1億左右。
人眼的清晰視野，或者說「景深」內，其實只有總體視角的1/9左右
就數值上看，5000萬與1.1億似乎相差並不大，而且目前量產相機中，哈蘇H5D-200C的像素值已經達到了1.2億，而老一代哈蘇的抖動合成像素可達2億！但這就能說明相機已經可以完全實現人眼效果了嗎？答案是否定的，沒有人會觀看照片時感到完整地現實感，原因共有三點：
一、景深控制。人眼是「攝像機」而不是「照相機」，人眼是解析度極度不平均的攝像機系統，所以視覺獲取有連續的視差，這種視差可以產生非常靈活多變的景深變化。
二、純淨度。人眼的信號採集是非常複雜的，但是大腦會屏蔽掉所有不相關的信息，因此目前相機的純淨度達不到人眼的效果。
三、色彩與寬容度。人眼另一個變態的屬性是可以識別連續的色彩與亮度變化，人類對色彩與明暗的辨識是連續的，而且適應力極強，但數位相機的數據是非線性的，範圍和連續程度無法匹敵人眼。
人眼最難還原的，是景深變換和明暗適應性
目前，讓視覺設備最貼合人眼、讓人們最直接的感受到畫面「實時感」的方法，就是把顯示設備做的更大，然後把像素密度做的更高，讓所有顯示區域覆蓋人眼的視覺範圍但又不會被察覺出顆粒感。
目前，對於顯示而言，像素雖然不斷提升，但是其他方面提升不夠
但雖然我們可以通過3D效果模擬景深來保證視野的真實感，但是現有設備中能達到近似人眼解析度的採集設備僅有70毫米電影膠片（數碼設備中，連續採集還無法達到5000萬像素級別），但是這類設備的純淨度遠達不到要求。因此，目前想要完全還原人眼，無論採集設別還是顯示設備現階段都是難以實現的。（容易混淆的概念：所謂Retina屏，是指顯示細膩度極高，而並非指可以呈現完整的人眼視覺效果。）
·影像科技需創新 提升畫質才是本質
既然我們發現，在現有的採集設備條件下，單純提升像素是無法滿足人眼需要的，那麼我們要完全實現人眼的視覺效果，需要如何做呢？其實，方法並不是單純的集中在採集設備上，而更多依賴於採集與顯示的集成化。
由於人眼的視覺不平衡性，加上大腦這臺超級處理器的協助，一般的影像設備無法真實模擬人眼的記錄方法，即便是目前最宏大的IMAX放映系統（IMAX是前期與後期相結合的一套放映體系，並非單純的影院系統，詳細內容參見「從《星際穿越》解析IMAX商業妥協之路」），也只能依靠大來獲取更接近真實的顯示效果。
IMAX是比較成功的實現最大視野化的系統，但是還達不到完整的真實顯示效果
在上文的分析中我們可以看到，達到人眼需要有兩個條件：連續的景深控制（目前多採用3D效果實現）和高清無噪點的信號源。目前人類投入商業生產的設備中，最難達到的便是畫面純淨度與畫面色彩的控制，因此，雖然實現人眼的視覺效果依賴於採集與顯示的協同發展，但是目前的瓶頸依然在於圖像採集，我們無法獲取具有億萬像素的100%純淨的動態畫面。
另外筆者想說，雖然高像素看上去非常驚豔，但是人眼可以通過大腦控制來進行「變焦」，目前，通過一次拍攝後，照片放大能夠達到人眼精細度的，可能也只有哈蘇的合成2億像素，但對於民用級別，達到這一級別還需要幾年時間。
奧林巴斯合成樣張，E-M5II的合成，去除噪點的表現比像素提升更驚豔
在純淨度方和寬容度方面，目前我們可以從奧林巴斯E-M5II的抖動合成上已經可以看到了一些端倪，抖動合成不僅可以提升畫面的解析度，更能夠降低畫面的噪點！不過在色彩與寬容度方面，一方面需要進一步提升傳感器的採集能力，另一方面則是一個重要領域，就是我們相機需要更好的文件格式支持。
普通RAW文件具有12/14Bit的色彩深度（軟體中顯示為16bit）
實際上PS支持32bit的色彩深度，但實際上大文件處理起來會很慢，而且文件非常大，如果在動態影響中使用更加困難
對於色彩與亮度，雖然我們可以無限提升色彩的深度來改善圖片或者視頻的寬容度，但是有兩個問題：大位深對於文件大小是非常苛刻的要求，即便是目前最頂級的民用工作站，也很難處理大尺寸的32位圖片，何況是大規格的視頻文件了。另外，我們設備的採集信號並不是無限的，目前可以獲得儘可能高的寬容度的方法同樣是合成，但這樣的文件純淨度非常難以保證。
光場相機看似僅僅可以先拍照後對焦，但是未來可以創造出更符合人眼的景深變換
最後，雖然3D可以解決景深問題，但其實有一項新興的技術非常適合還原人眼成像，那就是光場相機技術。不過這一技術目前解析度還非常欠缺，因此只能在空間感覺上還原人眼，並不能在視覺解析度上達到人眼效果。
·單純像素既無用 提升像素究竟為何
通過我們長達兩頁的論述，不知道您是否已經有些困擾了。既然我們單純依靠提高像素，不能夠實現真正的人眼視角，那麼為何我們還要提升像素呢？答案是我們一開始所提到的內容，為了輸出！
列印輸出！才是攝影最終的表現形式
人們總希望能夠輸出更大畫幅的照片，來進行印刷或者製作商業廣告，而大尺寸印刷需要更大的照片解析度，目前使用尼康D810，能夠實現約30寸照片的300DPI超精細印刷，而佳能5DS的解析度為8688*5792，可以實現35寸照片的列印輸出。看似多出來的5寸似乎不大，不過在印刷排版上會是非常大的改善。同時，更大尺寸可以保證用於更大尺寸的商業印刷，並且能提供更多的裁剪空間，以適應不同的畫幅。
雖然看似數據相差不大，但是實際大小差異還是很大的
對於日常生活，還有一個非常便捷的就是大尺寸可以適應更多的裁剪尺寸。日常生活中，裁剪照片可能是很多人非常熱衷的事情，其實對於商業攝影，裁剪也是必不可少，因為很多大幅輸出的畫幅都不是標準的相機畫幅，因此我們需要對照片進行很大的裁剪，才能保證商業印刷的正常顯示。
國內攝影師4K延時作品，在2015年，我們會見到8K延時！（作者：王宗源）
當然，換一個輸出形式的話，或許效果更加明顯，那就是延時攝影。隨著這幾年延時攝影的興起，更多用戶已經不滿足使用1920*1080的畫幅來進行延時製作，4K延時已經成了主流，那麼假如我們使用5DS進行拍攝，可以得到什麼呢，最直接的就是，8K延時！（D810解析度為7360*4912，無法製作8K延時）
輸出一直是攝影的王道，如果您是簡單的網絡分享用戶，哪怕5DS的畫質再出色，其實對於您拍攝分享來說提升也是微乎其微，但是如果您要列印照片，特別需要大幅輸出，那麼5DS是不二的選擇。尤其是風光攝影中，5DS將展現現有單反難以實現的清晰視界。
·超越中畫幅尚早 高像素好壞看用途
關於這次5DS推出，有很多種聲音，其中一種聲音認為，5DS的推出再一次撼動了中畫幅的定位，甚至一些攝影網站也驚呼這一次佳能會超越中畫幅。不過請各位相信，在現階段，數位相機中依然是畫幅為王。雖然筆者本身也為5DS點了32個贊，但是135畫幅下的5000萬像素距離中畫幅的5000萬還有一定差距的。
很多人都知道中畫幅好，但除了畫幅大，中畫幅好在哪裡不是每個人都說得清的
不管怎麼說，佳能5DS這一次算是第一次真正追上了中畫幅像素值（D800推出時，同時段中畫幅像素最低值為4000萬），目前採用索尼傳感器的賓得645Z、飛思IQ250和利圖Leaf Credo 50，有效像素均為5140萬。而且，從官方樣張來看，佳能5DS的解析度的確是非常震撼，那麼同是5000萬級別，佳能5DS和中畫幅比有多大差距呢。
賓得645Z實拍100%截圖（ISO 1000）
佳能5DS樣張100%截圖（ISO 800）
實際來看，佳能5DS比起645Z還是有一定差距的，而且645Z是最便宜的中畫幅，使用的是14位的RAW文件，而其餘中畫幅均為16位RAW文件。為何135相機與中畫幅始終會有很大差距呢？相信大家第一反應就是畫幅差異，像素密度越低，照片的噪點越少，畫面越乾淨，細節越豐富。但是同為CMOS，同位ISO100，純淨度上的差異非常小，這時，中畫幅領先的地方在於兩點：
1、文件記錄格式。在之前筆者說過，我們要提升照片質量，很大程度上要改善文件格式。中畫幅普遍採用16bit的RAW文件，因此對於135相機來說，中畫幅在色彩與寬容度上有著與生俱來的優勢。
2、電路設計。不評價CCD與CMOS的優劣，即便同為CMOS傳感器，中畫幅在信號採集上還是和單反有很大差距，特別是對數據信號的處理上，中畫幅更為強大。
不光是畫幅，中畫幅在電路設計和文件存儲上和135單反也有很大差別
不過，不管如何，佳能的5DS都是2015年上半年最為驚豔的一臺135相機，這會進一步刺激傳感器研發市場，我們也非常期待尼康和索尼在未來會如何接招。同時，筆者可以料想，目前飛思和哈蘇的中畫幅非合成最高像素為8000萬像素，相信在這一年也會有進一步的提升，在2015年，註定會是民用相機站上5000萬像素大關、專業相機突破一億像素的一年。
·總結 如何看到高像素，全看如何使用照片
雖然像素不是越高越好，但高像素終究是未來的潮流，超越人眼的目標，也離不開像素的再次飛越，未來還有很多值得期待的事情，或許以後我們人人都可以是大尺寸照片的締造者，2015年還有很多未知。對於佳能5DS，目前的言論有很多，但是筆者認為5DS是一臺針對性非常強的相機，但相機發展還有很長的路要走。就事論事，筆者來分析一下佳能5DS的5000萬像素，究竟意味著什麼：
一、高像素解決了解析度問題，但目前無論135相機還是大中畫幅，都沒有在畫質純淨度和寬容度上取得質的突破。（中畫幅寬容度好，是相對135而言，本身寬容度和純淨度已經很久沒有質的提升了）
二、日常生活中，網絡傳輸和圖像顯示還不適合5000萬級別的完整顯示。特別是國內網絡分享傳輸，對大尺寸照片支持還有很大欠缺。
三、對於商業用戶來說，5000萬像素提供了一個廉價解決高輸出的方案，因為不考慮純淨度，室內拍攝時5DS足以匹敵入門級中畫幅。但是室外大場景拍攝時，還有很大差距。