Пиксель и мегапиксель разница
Для измерения размера изображений применяются по меньшей мере три параметра:
- разрешение цифрового изображения (в пикселях),
- размер отпечатка (в сантиметрах),
- разрешение при печати (dpi - точки на дюйм).
Пользователю, который впервые столкнулся с задачей масштабирования изображения «из пикселей в сантиметры» иногда бывает непросто разобраться с этими настройками, приходится действовать наобум и тратить при этом уйму времени и бумаги. Эта статья поможет вам разобраться, как «пиксели переводятся в сантиметры» при печати.
Для начала, определимся, что такое пиксель и какое отношение он имеет к сантиметрам.
Что такое матрица в фотоаппарате
Матрица — это специальная светочувствительная микросхема в фотоаппарате. Она принимает попадающий в камеру свет и формирует электрический сигнал, который преобразует в цифровой. По сути, матрица «превращает» свет в изображение.
Раньше фотоаппараты фиксировали сцену в кадре с помощью светочувствительной плёнки. Матрица зеркального и цифрового фотоаппаратов — это усовершенствованный технически аналог плёнки.
Что такое пиксели и мегапиксели в матрице
Матрица состоит из маленьких отдельных фотодиодов. Они чувствительны к свету. И именно они ловят его и преобразовывают в электрический сигнал. Один диод — это один пиксель цифровой фотографии. Получается пиксель матрицы фотоаппарата — маленький квадратик, за которым закреплены определённые цвет и яркость, которые уловила матрица фотодиодом.
Снимок, увеличенный до 12800%. При таком приближении картинка начинает распадаться на отдельные квадратики. Каждый квадратик — пиксель / Иллюстрация автора
Снимок, увеличенный до 12800%. При таком приближении картинка начинает распадаться на отдельные квадратики. Каждый квадратик — пиксель / Иллюстрация автора
Все вместе пиксели составляют изображение, которое мы видит на мониторе или в экране телефона. У современной техники они настолько малы, что глаз не может различить каждый пиксель отдельно, и мы воспринимаем картинку целостно.
У современных камер количество пикселей (фотодиодов на матрице, которые ловят свет) настолько велико, что их записывают и измеряют в миллионах. То есть в мегапикселях (МП).
Число мегапикселей — то, сколько миллионов пикселей содержит матрица. Проще всего его подсчитать, если умножить число пикселей по длине и по высоте. Например, у нас есть матрица с 5184 пикселями по длине и 3456 пикселями по высоте. 5184х3456 — это 18 мегапикселей. А, например, у Canon EOS 850D максимальное разрешение 6400х4000, что соответствует 24МП. К слову, число, указывающее количество пикселей по длине и ширине — это разрешение матрицы фотоаппарата .
Казалось бы, всё просто — чем больше мегапикселей у матрицы, тем лучше. Но это было актуально раньше, когда технология развивалась. Гораздо важнее физический размер пикселя (фотодиода) в матрице. Чем он больше, тем больше света на него попадает и тем меньше на фотографии будет шумов.
Именно поэтому, если вечером вы сфотографируете одну и ту же сцену на смартфон и на фотоаппарат, то у второго шумов будет меньше, а качество картинки — выше. Хотя по количеству мегапикселей смартфон может даже обгонять камеру! Дело в том, что у телефона физический размер пикселей гораздо меньше. И именно поэтому профессиональные и полупроф камеры никогда не были маленькими.
Вывод: если выбирать между фотоаппаратами, у которых одинаковый размер матрицы (о характеристиках матриц ниже), но разное разрешение, то качественнее картинка будет у того, у которого физический размер пикселя больше. То есть, у которого общее число пикселей меньше!
На что влияет размер матрицы
- количество шумов (зернистости) на фотографии. Чем больше матрица, тем более детализированный и чистый кадр получится. Это важный параметр, если вы снимаете в условиях плохой освещённости, вечером, ночью. Днём в яркий солнечный день разница не будет видна.
- динамический диапазон. То есть насколько широкий диапазон яркости может захватить камера, не теряя при этом качество в тенях и светах.
- глубина цвета. Чем больше матрица, тем больше оттенков и полутонов она сможет зафиксировать. Это видно на однотонных снимках. Например, зимних пейзажах. То есть, актуально достаточно редко.
- размер камеры. Чем больше матрица, тем больше и тяжелее камера.
- широта обзора. Чем больше кроп-фактор, тем уже обзор. При прочих равных визуально кажется, что объект, сфотографированный на кропнутый фотоаппарат, ближе.
Размер матриц фотоаппаратов. Таблица
Подразумевая размер матрицы, могут употреблять любое из этих значений: название формата или длину матрицы по диагонали, её размер в миллиметрах или кроп-фактор.
Светочувствительность
Этот тот самый параметр ISO. Если перекладывать это на матрицу, то, чем выше ISO, тем более тёмные элементы может поймать фотоаппарат. Чем выше ISO, тем светлее кадр и больше шумов.
Минимальное возможное ISO — 50. Но у разных камер разные минимальные и максимальные значения. Так, у Nikon D5600 ISO колеблется в диапазоне от 100 до 25 000, а у PENTAX K-70 — от 100 до 3 200.
Купили современную тушку? Позаботьтесь о хорошей оптике!
Кстати, не факт, что старый профессиональный объектив будет гарантированно "прорисовывать" картинку. Объектив Canon EF 24-105mm 1:4L на старой 13-мегапиксельной камере Canon EOS 5D давал замечательную по резкости картинку. Но стоило его повесить на современную камеру Canon EOS R, все стало не так хорошо. Для новых камер лучше покупать именно современную оптику.
Сантиметры
Что такое "сантиметр", я думаю, объяснять не нужно. В нашем случае в сантиметрах измеряется размер отпечатков фотографии.
Если же попробовать распечатать форматом поменьше, например, 10*15 сантиметров, даже невооруженным глазом будет заметно, что качество печати получилось лучше. А если напечатать картинку размером на 4*6 см, то получим настоящее «фотокачество». Сгодится на магнитик или карманный клендарик :)
Таким образом можно сделать вывод – чем больше по размеру планируемый отпечаток, тем больше (мега)пикселей разрешения должно иметь изображение. И вот мы практически подошли к решению главного вопроса.
150, 200, 300, 600 DPI – сколько это в пикселях, сантиметрах?
Формула пересчета DPI в пиксели очень проста:
DPI = Пиксели : Дюймы
Если нужно пересчитать в сантиметры, делим это еще на 2.54 (именно столько сантиметров в дюйме).
Вот таблица, которая показывает, какой должен быть размер картинки в пикселях, чтобы напечатать его нужным форматом в указанном разрешении.
Таблица перевода DPI, сантиметров и пикселей
Как пользоваться? Предположим, нам нужно печатать картинку шириной 20 сантиметров с разрешением 300dpi. В строке "сантиметры" находим 20, в колонке DPI - 300. На пересечении строки и столбца стоит значение 2362 пикселя. Именно до такой ширины и нужно отмасштабировать картинку.
Еще проще живется тем, у кого есть Adobe Photoshop, либо другой более-менее приличный фоторедактор. При изменении размеров изображения (Alt + Ctrl + I) он автоматически пересчитывает сантиметры в пиксели и DPI:
Стоит ввести ширину в сантиметрах и указать требуемое разрешение, он автоматически пересчитает размер картинки в пикселях.
Если на компьютере нет ни одной программы, которая умеет пересчитывать DPI в пиксели и сантиметры, вы можете воспользоваться Онлайн калькулятором DPI моего собственного производства :)
Если спросить пользователей смартфонов, что делает камеру лучшей, большинство из них назовет количество мегапикселей. Честно говоря, они не ошиблись бы. Ведь это один из признаков хорошей камеры. Поэтому неудивительно, что производители уделяют им столько внимания – известные бренды демонстрируют мобильные устройства с 12, 16 и даже 30 МП.
Прежде чем мы углубимся в эту тему, нужно разобрать, что такое пиксели.
Размер
Матрица — прямоугольная пластина со светочувствительными фотоэлементами на ней. Как мы выяснили выше, чем больше фотоэлемент (который потом станет пикселем), тем лучше качество снимка.
Да, пиксели могут быть одинаковыми на матрицах разного размера. Просто в таком случае их будет меньше и, соответственно, у фотоаппарата будет меньше разрешение. Но, в теории, чем больше матрица, тем больше фотодиодов бОльшего размера на ней можно разместить.
Естественно, матрицы бывают разных форматов. Для них есть условная точка отсчёта размеров — это полный кадр (можно встретить названия фуллфрейм, полнокадровый фотоаппарат, FullFrame, FF).
Физический размер полнокадровой матрицы фотоаппарата — 36х24мм. Почему именно 36 на 24? В плёночную эпоху это был стандартный размер фотоплёнки. И именно размер кадра в старых плёночных фотоаппаратах взяли за точку отсчёта.
Что такое «DPI»
DPI сокращение английской фразы Dots per Inch, что на русский переводится как точки на дюйм. Эта величина как раз показывает, сколько пикселей изображения приходится на один «погонный» дюйм при печати (дюйм равен 2.54 см). Еще есть величина DPC (точек на сантиметр), но она используется реже - как ни крути, все эти технологии печати пришли к нам оттуда, где в ходу дюймы, футы, фунты и т.д. Итак, вернемся к нашему примеру - картинке 900*600 пикселей, которую мы решили напечатать форматом 30*20 см.
Переведем для удобства сантиметры в дюймы - получаем примерно 12" на 9". Если поделить 900 пикселей на 12", то получаем разрешение печати около 76 DPI. На практике оказывается, что это слишком низкое разрешение, при котором сложно рассчитывать на хорошую детализацию.
Чтобы получить отпечаток приемлемого качества, нужно разрешение печати как минимум 150 DPI, а если хотим совсем хорошую детализацию, то не менее 300 DPI. Таким образом, чтобы обеспечить хорошую детализацию при печати 30*20 сантиметров, оригинальное цифровое изображение должно иметь разрешение 3540 * 2670 пикселей - это около 9 мегапикселей. Вот и нашли причину, почему фотографии, скачанные из Интернет при распечатке выглядят не резко.
Теперь вернемся к нашему вопросу - как подогнать разрешение имеющейся картинки, чтобы оно печаталось заданным размером?
Кроп-фактор матрицы
Кроп-фактор — условный коэффициент, который обозначает, насколько матрица камеры меньше, если сравнивать с полнокадровой. Фуллфрейм — точка отсчёта, и именно поэтому в таблице ниже кроп-фактор фуллфрейма — единица. Фотоаппараты с размером матрицы меньше полнокадрового называют «кропнутыми».
Если всю картинку мы принимаем за полный кадр, то часть картинки в красном прямоугольнике — то, сколько от той же самой сцены захватит кропнутый фотоаппарат / Иллюстрация автора
Если всю картинку мы принимаем за полный кадр, то часть картинки в красном прямоугольнике — то, сколько от той же самой сцены захватит кропнутый фотоаппарат / Иллюстрация автора
Диафрагма
Это диаметр отверстия, через которое свет попадает в камеру. Он работает почти так же, как радужная оболочка наших глаз, которая расширяется или сжимается, чтобы регулировать количество света, попадающего на фоторецепторы в задней части глаза.
Насколько темным или ярким будет изображение, зависит от размера этого отверстия, который выражается в диафрагмах. Чем меньше значение диафрагмы, тем шире отверстие и, следовательно, тем больше света попадает на датчик.
С появлением и широким распространением цифровой техники у каждого появилась возможность расширить свои творческие аппетиты. Теперь процесс создания фотографий не так трудоемок, как в эпоху пленки. А сравнительно доступные, или как их еще называют, бюджетные модели цифровых фотоаппаратов позволяют даже начинающим фотохудожникам создавать вполне приличные работы.
Термин пиксель широкую популярность получил вместе с популярностью цифры. Сам термин образован как сокращение слов picture element («элемент изображения»). Речь идет о точках, что образуют картинку, которую мы видим на компьютерном дисплее или экране телевизора. Один кадр, сделанный цифрой, может состоять из нескольких миллионов таких точек.
Любой пиксель состоит из пяти элементов информации. Два отвечают за его координаты: положение по вертикали и положение по горизонтали. А еще три определяют цвет: яркость красного, яркость синего и яркость зеленого цвета. Совместно все эти элементы информации позволяют считывающему устройству определить правильный цвет точки и поместить ее в правильном месте на экране. Все пиксели, заполняющие экран, вместе образуют один кадр.
Но еще чаще употребляется термин мегапиксель. Это величина в один миллион пикселей, из которых создается изображение. Обычно в мегапикселях измеряют размер фотографии или отсканированного снимка. Но при выборе фотоаппарата в мегапикселях отображается одна из его существенных характеристик — разрешение матрицы.
В магазине меня убеждали, что чем больше этот показатель, тем будет лучше. Но в действительности оказалось, что количество мегапикселей — отнюдь не самый главный показатель качества аппарата.
Важное значение имеет физический размер матрицы — чем она больше, тем качественнее получится снимок. Даже при одинаковом количестве пикселей качество фотографий с разных фотокамер может оказаться разным. Размер пиксельных ячеек приобретает первостепенное значение по сравнению с их количеством. Чем меньше размер пикселя, тем выше уровень шума изображения. Фото: Depositphotos
Если на матрице с диагональю ½, 5 дюйма реализовать 8 и больше мегапикселей, это обернется постоянным присутствием шума даже при низких значениях светочувствительности. В компактных камерах и большинстве зеркалок нежелательные эффекты сглаживает встроенная программа шумоподавления, но ее вмешательство приводит к замыленности снимка.
Конечно, от количества мегапикселей зависит размер и качество изображения. Но задумывались ли вы о том, почему большинство фотобанков устанавливает минимальную границу по этому параметру в районе от одного до четырех мегапикселей? Дело в том, что даже двух мегапикселей вполне достаточно, чтобы напечатать хороший снимок формата 10×15, а 4 мегапикселя хватит, чтобы создать качественное фото 20×30.
Кроме того, размер пиксельных ячеек совместно с качеством фотодиодов влияют на такой показатель как динамический диапазон — это способность светочувствительных ячеек матрицы воспроизводить детали объекта в определенном диапазоне ступеней экспозиции. Проще говоря, от этой характеристики зависит, насколько точно может камера передавать оттенки.
Но даже если в фотоаппарате установлена матрица с высоким разрешением, испортить картину в прямом смысле этого слова может дешевая оптика. Свойства объектива зачастую не соответствуют возможностям начинки, поэтому компактные цифровики не подходят для серьезной съемки. Почти 90 процентов любительских цифровиков имеют матрицы, на которых расположены от 5 до 12 млн. пикселей. У зеркалок разрешение от 8 до 21 млн. пикселей, зато размеры сенсоров куда больше. Фото: Depositphotos
Значения интенсивности пикселя различаются по геометрической и цветовой точности, динамическому диапазону, наличию шумов. На эти характеристики влияет число фотодетекторов, использованных для его определения, качество линзы, комбинации сенсоров, размеры фотодиодов, предустановленные программы обработки изображений, формат, в котором сохраняется изображение Фото: Depositphotos
При покупке фотоаппарата одна из вещей, на которую стоит обратить внимание — матрица и её характеристики. Это самая дорогая и сложная по устройство деталь фотоаппарата.
Разбираемся, что такое матрица, какие параметры у неё бывают, и почему количество мегапикселей при современном развитии техники не самый важный маркер качества.
Характеристики матриц у фотоаппаратов
Рассмотрим характеристики матрицы, на которые можно опираться при выборе фотоаппарата. При этом важно, для каких целей вы берёте камеру. Если интересна ночная съемка, то следует обратить внимание на светочувствительность матрицы и то, насколько фотоаппарат «шумный». Если же нужна компактная камера для путешествий раз в год, то нет смысла переплачивать десятки тысяч за тяжёлую и громоздкую махину для профсъёмки.
Тип матриц фотоаппаратов
Матрицы различаются по технологии, на основе которой они работают.
Не так давно между собой конкурировали два основных типа:
- CCD (от Charge Coupled Device или ПЗС по-русски). У таких матриц мельчайший структурный элемент — диод.
- CMOS (от Complementary Metal Oxide Semiconductor или КМОП-матрица по-русски). В основе этих матриц транзисторы с каналами разной проводимости.
Сейчас не особо актуально, так как большинство фотоаппаратов оснащают CMOS-матрицами. Они потребляют меньше энергии, выдают меньше шумов на снимке, лучше чувствуют себя в условиях плохого освещения, а также более дешёвы в производстве, если сравнивать с CCD-матрицами.
С момента появления цифровой фототехники между разными производителями идет своеобразная "гонка мегапикселей", когда новая модель фотоаппарата неизменно получает матрицу все большего и большего разрешения. Темпы этой гонки год от года меняются - достаточно долго "вертикальным" пределом для кропнутых зеркалок были 16-18 мегапикселей, но потом в очередной раз в производство были внедрены какие-то инновации и разрешающая способность кропнутых камер подбирается к отметке в 25 мегапикселей.
Для начала вспомним, что пиксель - это базовый элемент, точка, одна из тех, из которых формируется цифровое изображение. Этот элемент дискретный и неделимый - нет таких понятий как "миллипиксель" или 0.5 пикселя :) Зато есть понятие мегапиксель, под которым понимается массив пикселей в количестве 1 000 000 штук. К примеру, изображение размером 1000*1000 пикселей - имеет разрешение ровно 1 мегапиксель. Разрешение матриц большинства фотокамер давно уже перевалило за отметку 15 мегапикселей. Что это дало? Когда разрешение цифровых фотокамер было 2-3 мегапикселя, каждый лишний мегапиксель был действительно серьезным преимуществом. Сейчас же мы наблюдаем парадоксальную ситуацию - заявленное разрешение матриц любительских зеркалок стало таким, что дает возможность делать отпечатки приемлемого качества форматом чуть не А1! В то время как большинство фотолюбителей редко печатают фотографии больше чем 20 на 30 см, для этого достаточно 3-4 мегапикселей.
На что влияет кроп-фактор?
- Фотоаппарат захватывает меньшую область, чем полнокадровая камера. Угол обзора уменьшается, так как уменьшается поле зрения кадра.
Это как смотреть сквозь свернутый в трубочку лист бумаги. Без него вы видете полную с цену, с ним — выхватываете отдельные детали.
Что влияет на качество изображения?
Среди пользователей распространено мнение, что чем больше мегапикселей, тем лучше качество изображения. Хотя в этом есть доля правды, на самом деле это не так. Точнее, не совсем так.
Есть и другие характеристики, которые влияют на качество картинки, такие как матрица, размер пикселя и линзы, диафрагма.
Матрица
Это устройство, состоящее из светочувствительных фотосайтов (также называемых пикселями), которые улавливают световые фотоны, когда они попадают в камеру. Процессор изображения берет эту световую информацию с матрицы и использует ее для воссоздания изображения сцены.
Разные камеры имеют разные размеры сенсоров. У хорошей будет сенсор, очень близкий к полному дюйму.
Если один телефон имеет матрицу 1/3 дюйма (iPhone X), а другой – 1/1,7 дюйма (Huawei Mate 30 Pro), то датчик 1/1,7 – больший из двух.
Чем меньше размер сенсора, тем хуже будет качество картинки.
Размер пикселя
Пиксели (или фотосайты) на датчике отвечают за улавливание света, попадающего в камеру. Чем они больше, тем больше света может уловить датчик. В результате получаются хорошо экспонированные изображения даже в условиях плохого освещения.
У хорошей камеры телефона будет не только большой сенсор, но и довольно большие пиксели. Это особенно важно для сенсоров камерофонов из-за того, насколько все они маленькие. Если пиксели слишком малы, изображения будут искажены явным цифровым шумом.
Если светоприемные области датчика недостаточно велики, чтобы принимать много света, то шум будет очень заметен.
В 2020 году самый большой размер пикселя на сенсорах камеры составил 2,4 мкм, как у Huawei P40 Pro. Интересно, что у P30 Pro пиксели меньше (0,8 мкм). Однако, как и во многих смартфонах с большим количеством мегапикселей, в нем используется их объединение.
Объединение позволяет соединить соседние пиксели на датчике вместе для создания более крупных пикселей. Например, Samsung Galaxy S20 Ultra может увеличивать размер с 0,8 мкм до 2,2 мкм.
Если в камере телефона маленький сенсор и пиксели, полученные фото будут низкого качества.
Как рассчитать физический размер пикселя?
- Посмотрите характеристики фотокамеры. Найдите разрешение (в пикселях) и физический размер матрицы (измеряется в миллиметрах).
- Поделите физическую длину матрицы на количество точек по длинной стороне. Полученное число — физический размер пикселя.
Например: у Canon EOS 5D Mark IV физический размер матрицы по длинной стороне — 36мм, а максимальное разрешение — 6720 пикселей. Делим 36 на 6.720 и получаем 0,005. Это и есть размер пикселя. Также у Nikon D780 делим 35.9мм на 6048 пикселей и получаем то же самое число — 0,005.
Так сколько же должно быть мегапикселей в фотоаппарате?
Возвращаемся к основному вопросу, которому посвящена статья. Все зависит от типа фотоаппарата, размера матрицы и возможностей оптики. Лично я считаю, что разумное количество мегапикселей такое:
Что такое пиксели?
На цифровом изображении это – крошечная точка, содержащая визуальные данные; это – крошечные строительные блоки, из которых создается картинка. Общее количество строительных блоков известно как мегапиксели.
Когда говорят, что фотография смартфона имеет разрешение 12 МП, это означает, что она состоит из 12 млн маленьких точек разных цветов (4 млн в ширину и 3 млн в высоту).
Это называется разрешением. Оно определяет детали. Чем больше этих пикселей, тем более детальным будет изображение.
Картинки с высоким разрешением можно распечатать в большом размере, не беспокоясь о пикселизации. Чем меньше количество мегапикселей изображения, тем меньше его физический размер при печати или отображении с оптимальным качеством.
Смартфон с 48, 64, 108+ мегапикселями - хорошо это или плохо?
Матрица смартфона по размеру сопоставима с матрицей компактного фотоаппарата (цифромыльницы). До недавнего времени разрешение камер смартфонов не превышало 12, ну максимум 16 мегапикселей. Но в определенный момент появился смартфон с 40+ мегапикселями (Nokia Lumia 1020), а еще спустя какое-то время в рекламе смартфонов из Китая замелькали цифры 48, 64 и даже 108 мегапикселей! Неужели произошла революция в "матрицестроении", причем только в мобильном? И да, и нет.
С другой стороны, зачем объединять мелкие пиксели в группы вместо того, чтобы сделать "честные" 12 мегапикселей? Если вы знакомы с основами статистики, то известно, что наиболее точные измерения получаются в виде усреднения значений выборки, нежели из одиночных значений. Здесь тот же самый принцип - матрица размером 3*3 пикселя дает выборку из 9 значений, таким образом погрешность измерений будет меньше, чем при считывании информации с одного "крупного" пикселя, то есть, информация, снятая с матрицы будет более достоверная. Дальше она отправляется на программную обработку, в результате которой формируется файл изображения. Ну и с точки зрения маркетинга, 108 мегапикселей - это круто!
1. Так выглядит 100% кроп с 12 мегапиксельной фотографии на смартфон
2. Так выглядит 100% кроп с 12-мегапиксельной полнокадровой зеркалки Canon EOS 5D
Что такое «пиксель»
Цифровое изображение имеет дискретную структуру и состоит из большого количества точек. Пиксель - это как раз и есть точка, из которых состоит изображение. Также пикселем называется ячейка изображения на мониторе или телевизоре. Рассмотрите монитор вблизи и вы увидите едва заметную сеточку, состоящей из мелких точек-пикселей. Еще один способ увидеть пиксели - сильно увеличить масштаб изображения на экране, при этом оно превратится в подобие мозаики:
Фотография, которую вы скачали с фотоаппарата имеет разрешение несколько десятков мегапикселей. Например, если картинка имеет 6000 пикселей в ширину и 4000 пикселей в высоту, у нее разрешение 6.000 * 4.000 = 24.000.000 пикселей или 24 мегапикселя.
При просмотре на мониторе картинка автоматически масштабируется до разрешения монитора 1920*1080 (около 2 мегапикселей). Если мы пытаемся увеличить масштаб (растягиваем фотографию), то до какой-то степени картинка растягивается без видимой потери качества, но потом на ней появляются характерные квадратики (как на примере выше). Это происходит, когда реальное разрешение фотографии меньше того, что мы хотим видеть - размер пикселя на фотографии стал больше размера пикселя на мониторе.
Стоит ли менять старый фотоаппарат на такой же по функциям, но "более мегапиксельный?"
Возьмем для примера два фотоаппарата - "простенький" любительский Canon EOS 1100D и "продвинутый" Canon EOS 700D. У первого разрешение матрицы "всего лишь" 12 мегапикселей, у второго - "целых" 18 мегапикселей. Разница - в 1.5 раза. Первая мысль, возникающая у многих фотолюбителей примерно такая - "Поменяв 1100Д на 700Д я буду получать в 1.5 раза лучшую детализацию! Теперь на фотографиях будут видны абсолютно все нюансы - мне этого так не хватало с моей старой камерой!". Эта установка активно поддерживается рекламщиками. Фотолюбитель, убедивший себя, в том что ему совершенно необходима новая камера, разбивает копилку и идет в магазин.
Что такое «пиксель»
Цифровое изображение имеет дискретную структуру и состоит из большого количества точек. Пиксель - это как раз и есть точка, из которых состоит изображение. Также пикселем называется ячейка изображения на мониторе или телевизоре. Рассмотрите монитор вблизи и вы увидите едва заметную сеточку, состоящей из мелких точек-пикселей. Еще один способ увидеть пиксели - сильно увеличить масштаб изображения на экране, при этом оно превратится в подобие мозаики:
Фотография, которую вы скачали с фотоаппарата имеет разрешение несколько десятков мегапикселей. Например, если картинка имеет 6000 пикселей в ширину и 4000 пикселей в высоту, у нее разрешение 6.000 * 4.000 = 24.000.000 пикселей или 24 мегапикселя.
При просмотре на мониторе картинка автоматически масштабируется до разрешения монитора 1920*1080 (около 2 мегапикселей). Если мы пытаемся увеличить масштаб (растягиваем фотографию), то до какой-то степени картинка растягивается без видимой потери качества, но потом на ней появляются характерные квадратики (как на примере выше). Это происходит, когда реальное разрешение фотографии меньше того, что мы хотим видеть - размер пикселя на фотографии стал больше размера пикселя на мониторе.
Сглаживающий фильтр - для чего он нужен и почему в современных камерах его нет?
Низкочастотный фильтр, он же сглаживающий, он же low pass - это стеклышко перед матрицей, которое чуть "замыливает" картинку. Для чего он это делает? Главное назначение сглаживающего фильтра - борьба с муаром. Муар - это характерный рисунок, появляющийся при наложении друг на друга мелких текстур. Его можно увидеть, посмотрев на сложенный в несколько слоев тюль на окне. Что-то наподобие этого:
Точно такой же эффект получается при съемке мелких ритмичных текстур - их рисунок накладывается на "рисунок" из пикселей матрицы:
Приведенный пример - кадр из видео в масштабе 200%. Рубашка имела узор из очень мелких клеточек. Настолько мелких, что камера их просто не передала, но картинка расцвела муаром.
Чтобы подавить муар, нужно чуть размыть картинку. При этом будет страдать детализация, но муар уменьшится (или исчезнет). Сглаживающий фильтр выполняет именно эту роль. Насколько эффективно он это делает? Давайте попробуем смоделировать работу сглаживающего фильтра и сделать размытие картинки до полного исчезновения муара.
Согласитесь, такое качество никого не устроит. Именно поэтому сглаживающий фильтр не убирает муар полностью, а лишь чуть его ослабляет, но при этом снижает микроконтраст картинки.
В большинстве современных камер сглаживающий фильтр отсутствует, его заменили программные алгоритмы подавления муара, благо вычислительная мощность современных камерных процессоров позволяет это сделать. Алгоритмы могут применяться не всегда, а лишь тогда, когда надо, то есть камеры с матрицами без сглаживающего фильтра дают лучшую детализацию при том же количестве мегапикселей, в этом их плюс. Отрицательный момент - "программное" решение почти всегда хуже "аппаратного". В тех 5% случаев, когда действительно нужно побороть муар, камеры со сглаживающим фильтром проявят себя лучше.
Рост мегапикселей в ряде случаев снижает резкость даже при использовании хорошей оптики!
Казалось бы - это вообще похоже на бред! Однако, не будем торопиться с выводами. Логично, что при росте мегапикселей с сохраненем размеров сенсора уменьшается площадь каждого отдельно взятого пикселя. Возможно, вы знаете, что уменьшение площади пикселя приводит к снижению его реальной чувствительности, а, следовательно, к росту уровня шумов (чисто теоретически). Однако, благодаря постоянному совершенствованию технологий и алгоритмов обработки сигналов, новые матрицы, даже несмотря на ощутимое снижение площади пикселей имеют весьма невысокий уровень шумов. Но опасность может подстерегать совсем с другого края.
Я уже рассказывал о такой вещи как дифракция. Не вдаваясь в подробности, напомню, что это свойство волны огибать препятствие, чуть меняя при этом направление. При прохождении пучка света через узкое отверстие, этот пучок имеет свойство как-бы распыляться, подобно спрею (да простят меня физики за такое сравнение :)
В нашем случае в качестве отверстия выступает апертура (диафрагменное отверстие). Чем сильнее зажата диафрагма, тем под большим углом "распыляется спрей". В итоге, "идеально четкая" точка после прохождения апертуры превращается в размытое пятнышко. Чем меньше диаметр апертуры, тем сильнее это размытие. А теперь давайте к этой картинке добавим небольшой кусочек матрицы с пикселями и попробуем приблизительно представить, как будет выглядеть эта "идеально четкая" точка на фотографии.
Невысокое разрешение, крупные пиксели ![]() | Высокое разрешение, мелкие пиксели ![]() |
Что из этого получилось? Будем считать, что пиксели имеют квадратную форму.
Диаметр пятна размытия оказался меньше размера пикселя и "идеально четкая" точка получилась размером в 1 пиксель (это идеальный вариант).
Диаметр пятна размытия оказался больше размера пикселя и его края попали на соседние пиксели, в итоге на картинке "идеально четкая" точка оказалась размытым пятнышком.
Естественно, приведенные иллюстрации не претендуют на абсолютную точность, не учтено множество нюансов - хотя бы то, что при формировании изображения происходит интерполяция соседних пикселей и многое другое. Суть в том, чтобы показать, что при уменьшении площади пикселя уменьшается рабочий диапазон диафрагменных чисел. Если у матрицы очень большое разрешение, не стоит слишком сильно зажимать диафрагму объектива, поскольку это приведет к появлению на фотографиях дифракционного размытия. Матрицы с малым количеством мегапикселей позволяют зажимать диафрагму чуть ли не до f/22 и особого размытия при этом не наблюдается.
Читайте также: