мегапиксель что это такое

Мегапиксель

Мегапиксель (мегапиксел, Мп, англ. megapixel ) — один миллион (1 000 000) пикселей, формирующих изображение. В мегапикселях измеряется одна из важных характеристик цифрового фотоаппарата — разрешение матрицы. Также в мегапикселях измеряют размер созданного или отсканированного изображения, чтобы соотнести его размер с размером известного снимка. Термин введен маркетологами фирмы Kodak в 1986 году. [1]

Содержание

Насколько важно разрешение снимка

Мегапиксели — не самое главное в снимке или фотоаппарате. Важным является то, как формируется каждый пиксель. Это может быть отсканированная фотоплёнка, пиксель с матрицы с байеровским фильтром или пиксель с матрицы Foveon X3. В случае цифрового фотоаппарата физический размер матрицы играет ключевую роль: чем он меньше при одинаковом количестве мегапикселей, тем более «шумным» будет снимок.

По состоянию на середину 2008 года, даже в недорогих компакт-камерах стоят матрицы высокого разрешения, превосходящие по своим возможностям маленький объектив. Кроме того, в области любительских фотоаппаратов постоянно растущее разрешение не вызывает соответствующий рост и без того малого физического размера светочувствительной матрицы. Это приводит к сильному повышению уровня шумов на снимках. Программное обеспечение «мыльниц» подавляет возникшие шумы, что, в свою очередь, приводит к «замыленности» снимка. При просмотре таких снимков в масштабе 100 % качество снимка очень невысокое. Нечёткость и «замыленность» несколько ослабляются при уменьшении масштаба просмотра (или печати). При этом теряется необходимость в большом количестве мегапикселей. К тому же разные матрицы, построенные по одному и тому же принципу, обладают различными недостатками. Также современные сканеры при максимальном разрешении по разрешающей способности сильно превосходят пару «плёнка-объектив» и отсканированные при высоком разрешении кадры не будут иметь ожидаемого количества деталей.

Таким образом, количество мегапикселей не является главным показателем качества аппарата.

Дисплеи

В таблице указано количество мегапикселей типичных дисплеев компьютеров и телефонов, а также телевизоров:

Печать фотографий

От количества мегапикселей зависит размер и разрешение фотоснимков.

Если пренебрегать размером фотографий и печатать маленькие фотографии на большой бумаге, то изображение будет получаться менее резким и на контрастных границах будет заметна ступенчатость.

При печати до формата 15×20 для безупречной резкости требуется качество печати 300 ppi (для снимка 10×15 (4×6 дюймов) это 1200×1800 точек). На формате A4 уже не требуется такого разрешения, так как снимок будет рассматриваться с бо́льшего расстояния. Фотомашины для печати крупных форматов обычно имеют разрешение менее 300 ppi, например, Durst Theta 76 имеет всего 254 ppi.

Рекорды

111-гигапиксельный снимок Севильи создан из более 10000 высококачественных цифровых фотографий.

Источник

Артем Кашканов, 2020

Стоит ли менять старый фотоаппарат на такой же по функциям, но «более мегапиксельный?»

А давайте возьмем калькулятор и посчитаем, какой реальный прирост разрешения фотографии будет при переходе с 12 на 18 мегапикселей. 18-мегапиксельная матрица того же 700D дает изображение шириной 5184 пикселя, в то время как максимальная ширина изображения у 12-мегапиксельного 1100D составляет 4272 пикселя (данные взяты из технических характеристик фотоаппарата). Поделим 5184 на 4272 и получим разницу всего в 21%. То есть, при увеличении разрешения матрицы в 1.5 раза, фотография увеличивается в размерах всего в 1.21 раза. Если изобразить это графически, то получится такое сравнение.

Рост мегапикселей в ряде случаев снижает резкость даже при использовании хорошей оптики!

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.

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.

Купили современную тушку? Позаботьтесь о хорошей оптике!

Разрешение матриц большинства современных любительских фотоаппаратов со сменной оптикой находится между 20 и 30 мегапикселями. Со временем этот диапазон неизбежно будет смещаться в сторону больших значений. Как правило, при этом совершенствуется и оптика. Современные китовые объективы хоть и существенно прибавили в качестве, но все же являются «компромиссными» вариантами. Прорисовать картинку во всех нюансах для запечатления на 30-мегапиксельной матрице они, чаще всего не способны (либо способны, но в очень узком диапазоне настроек, например, только в диапазоне 28-35 мм при диафрагме 8). Если вы ищете бескомпромиссный вариант, вам потребуется качественная и, соответственно, дорогая оптика. Стоимость объектива, схожего с китовым по функциональности, но имеющего лучшую разрешающую способность, в разы превосходит стоимость китового объектива.

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.

1. Так выглядит 100% кроп с 12 мегапиксельной фотографии на смартфон

2. Так выглядит 100% кроп с 12-мегапиксельной полнокадровой зеркалки Canon EOS 5D

3. Так выглядит 100% кроп с 48-мегапиксельной фотографии на смартфон.

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:

Поддержать проект

Вероятно, вы обратили внимание, что на сайте почти нет рекламных баннеров. Согласитесь, без них читать статьи гораздо приятнее. Но сайту надо на что-то существовать.

Источник

Что такое мегапиксели в фотоаппарате

Производители часто указывают мегапиксели, как одну из основных характеристик фотоаппаратов. Новые модели соревнуются в их количестве. Если раньше на кропнутых зеркальных фотокамерах максимальное число мегапикселей равнялось 18, сейчас это число доходит до 24. Что такое мегапиксели в фотоаппарате, на что влияет их количество, какой показатель является рабочим, и может ли ухудшить качество фотографии их чрезмерное количество.

Что такое мегапиксели и их размер

Один мегапиксель (Мп) состоит из миллиона пикселей, маленьких квадратиков, которые выглядят как крошечные точки. Фотография представляет собой сплошную сетку, сотканную из пикселей. Достаточное количество этих квадратиков улучшает качество изображения, увеличивает его разрешение. Ведь пиксель — это основной элемент, из которого состоит цифровое изображение. Не существует величины меньше пикселя. Например, миллипикселя или 0,5 пикселя. Однако они могут отличаться по размеру.

Большинство современных фотоаппаратов имеет достаточное количество мегапикселей. Как правило, не меньше 15. Когда в фотоаппаратах было 3-4 Мп, их увеличение, хотя бы на один, было очень заметно. Сейчас имеющегося числа вполне достаточно для печати фотографий очень большого размера, и новое увеличение этого показателя больше похоже на маркетинговый ход, чем на необходимость.

На что влияют мегапиксели

От количества Мп в матрице фотоаппарата по сути зависит качество распечатанных фотографий. Снимки большой выглядят детализированней при достаточном количестве мегапикселей. Однако это не единственный показатель, нужный для печати необычно крупных фотографий. Также важны характеристики сенсора фотокамеры и настройки диафрагмы (апертуры).

Важно знать, что пиксели могут отличаться размером. Например, в одной камере может быть 12 Мп большого размера, а в другой – 24, но более маленьких. Слишком мелкие пиксели способны вобрать в себя только небольшое количество света. Оставшийся свет перемещается к соседним пикселям, создавая на фотографии неприятный цветовой шум. Поэтому важно не только количество мегапикселей, но и размер самой матрицы. Если последняя слишком маленькая и на нее пытаются вместить как можно больше пикселей, качество фото только ухудшится. Чем больше размер матрицы, тем больше света она воспринимает. В итоге снимки имеют больше деталей и больший угол обзора.

Какое оптимальное количество

Достаточное число пикселей зависит от потребностей пользователя фотоаппарата. Также стоит помнить, что на качество влияют многие технические показатели фотоаппарата, в том числе размер матрицы, выбранный объектив и, конечно, настройки камеры.

Чем больше разрешение матрицы, тем качественнее получатся напечатанные в большом размере снимки и тем больше возможностей для последующей обработки фотографии в фоторедакторе.

Профессионалам, безусловно, нужны камеры с разрешением не менее 12 Мп. А вот показатель разрешения больше 20 мегапикселей не особенно востребован даже в профессиональных кругах. Это больше рекламные трюки производителей.

Более того, фотографы, проводившие сравнение, указывают на избыточность 24 мегапикселей для фотоаппаратов с кропнутой матрицей. Объективы не справляются с таким количеством пикселей, появляется больше цифрового шума, кадры медленнее обрабатываются из-за большого веса. К тому же, на снимках при 12 и 24 Мп практически идентичная детализация.

Стоит ли гнаться за большим количеством мегапикселей

Профессионалы не советуют гнаться за максимальным количеством пикселей в фотоаппарате. Важнее определиться со своими целями. Для чего приобретается фотокамера: для бытовой съемки, работы в газете или журнале, участии в выставках, съемке портретов, репортажей или торжеств. Для каждой цели понадобится свое количество мегапикселей матрицы фотоаппарата.

Собираясь создавать фото для семейного альбома и соцсетей, не стоит платить лишнее за технику с огромным разрешением снимков. К тому же, на качество больше повлияет физический размер матрицы. Именно на этот показатель лучше обратить свое внимание. При этом техника с большой матрицей будет дороже, тяжелее, объемнее, чем простой любительский компактный фотоаппарат. Такую технику неудобно будет постоянно носить с собой, чтобы запечатлеть неожиданно возникшие интересные кадры.

Вредит ли большое число мегапикселей качеству снимков

Увеличение разрешения матрицы может ухудшить резкость кадров даже при использовании качественного объектива.

Это звучит странно, но имеет логическое объяснение. Если физический размер матрицы не увеличивается, а количество мегапикселей становится больше, их размер становится меньше. Это делает их менее чувствительными к свету и повышает их нагрев друг от друга, увеличивая количество цифрового шума. Хотя, технологии не стоят на месте и производители научились снижать уровень шума даже при уменьшении размеров пикселей.

Однако есть и другая опасность – появление дифракции. При прохождении потока света через малое отверстие диафрагмы он как будто распыляется, как спрей. Чем сильнее закрыта апертура (диафрагма), тем под большим углом происходит это распыление. Так четкая точка становится размытой. И чем меньше открыта диафрагма, тем размытие становится сильнее. Хотя обычно закрытая диафрагма дает максимально четкую детализацию.

Мегапиксели в фотоаппарате отвечают за разрешение фотографий. Выбирая технику, следует заранее решить, для каких целей она будет использоваться. Если в планах фотографа нет печати фотографий очень крупного размера, в профессиональных целях, или серьезной постобработки в фоторедакторе, то количество пикселей не играет особой роли. В таком случае, возможно, не стоит переплачивать за более дорогие модели. При этом важно обратить внимание на другие технические характеристики фотоаппарата. В первую очередь на размер матрицы. А также научиться его правильно настраивать. Так, даже при среднем количестве мегапикселей будут получаться интересные и качественные фотографии.

Источник

Его Величество мегапиксель

Цифровая техника развивается головокружительными темпами. Кажется, мы уже просто привыкли не замечать этого. Кто-то сказал, что если бы автомобили развивались с такой же скоростью, как компьютеры, то Роллс-Ройс стоил бы сегодня десять долларов, имел мотор размером со спичечный коробок и мог проехать тысячу километров на одном литре бензина. Перефразируя, можно сказать, что если бы плёночная фотография развивалась с той же скоростью, что и цифровая, то средняя фотоплёнка была бы уже шириной с шёлковую нитку и вмещала бы при этом тысячу кадров. Невозможно переоценить тот вклад, который «цифра» внесла в повседневную жизнь: достаточно вспомнить о том, что во многих современных мобильных телефонах встроена фотокамера, позволяющая получать вполне терпимого качества карточки формата 9×12.

Немного истории

Цифровые фотоаппараты родились из того же источника, что и телевидение. До сих пор в подавляющем большинстве цифровиков используется сенсор на основе CCD (Charged Coupled Device), он же ПЗС (прибор с зарядовой связью) — той же технологии, что использовалась в самых первых телевизионных чёрно-белых камерах. Собственно, первые бытовые цифровики представляли из себя по конструкции видеокамеру, изображение в которой ставилось «на паузу» и в аналоговом виде записывалось на дискету или мини-диск, а затем воспроизводилось на экране телевизора. Первый такой прибор производства фирмы Sony появился в 1981 году и назывался Sony Mavica (Magnetic Video Camera, видеокамера с магнитной записью). Mavica была полноценной зеркалкой со сменными объективами и имела разрешение 570×490 пикселей (0,28 Мп), запись велась на специальные 2-дюймовые дискеты (привычные для нас, хотя и уходящие потихоньку в историю 3,5-дюймовые дискеты были выведены на рынок все той же Sony несколько позже). Особого распространения Mavica не получила до 1986 года, когда аналогичные продукты были выпущены фирмами Canon и Nikon. Впрочем, цифровые изображения как класс появились много раньше: первые чисто цифровые снимки были получены при картографировании американскими астронавтами лунной поверхности и переданы на Землю ещё в середине 60-х. Также цифровыми были изображения, передаваемые с американских спутников-шпионов в 70-е годы прошлого столетия.

Первая видео-фотокамера Sony Mavica

Первая видео-фотокамера Sony Mavica

Тогда же, в 70-е, обширные разработки в области цифровой фотографии вела компания Kodak, получившая в результате целую серию продуктов для работы с цифровыми изображениями. Разработка стандарта Kodak Photo CD в 1990 году и запуск в производство в 1991 совместно с Nikon профессиональной зеркалки Nikon F3, оборудованной вместо механизма протяжки плёнки цифровым фотосенсором, завершила первый этап становления цифровой фотографии. Нельзя также не заметить, что именно Kodak ввёл в 1986 году в обиход термин «мегапиксель», создав промышленный образец CCD-сенсора с разрешением 1,4 Мп. Есть, кстати, определённый мрачный юмор в том, что эти технологии сегодня способствуют сокращению компанией Kodak рабочих мест и потере ей существенного сегмента рынка бытовой фотографии.

Право же первенства в производстве полноценной цифровой видео-фотокамеры принадлежит компании Fuji, выпустившей в 1988 году совместно с Toshiba камеру DS-1P, основанную на CCD-сенсоре с разрешением в 0,4 Мп. DS-1P также стала первой камерой, записывавшей изображение не на магнитный диск, а на сменную карту памяти SRAM (Static RAM) со встроенной для поддержания целостности данных батареей. В том же году Apple совместно с Kodak выпускает первую программу для обработки фотоизображений на компьютере — PhotoMac. Буквально годом позже компания Letraset выпускает намного более продвинутую программу Color Studio 1.0. В начале 90-х цифровая фотография развивалась в профессиональной сфере, и цена решений колебалась в пределах от пяти до пятнадцати тысяч долларов. Появились и первые цифровые задники для среднеформатных камер.

Середина 90-х ознаменовалась выходом сразу целой серии цифровых фотокамер потребительского уровня. Первые бытовые цифровики дешевле тысячи долларов появились в 1993 году, но настоящий маркетинговый прорыв совершила в феврале 1994 уже тогда державшая нос строго по ветру компания Apple с продуктом Apple QuickTake 100. Фотокамера была выпущена в корпусе, напоминавшем бинокль (популярная в те годы форма для видео-фотокамер) и позволяла хранить во внутренней Flash-памяти восемь снимков размером 640×480 (0,3 Мп) или тридцать два снимка с половинным разрешением 320×200. Подключалась камера к компьютеру с помощью последовательного порта, питалась от трёх батареек формата AA и стоила меньше восьмисот долларов. Продукт основывался на большом количестве патентов Kodak. Вслед за Apple подтянулись ближайшие конкуренты: собственная разработка Kodak DC 40 (март 1995), Casio QV-11 (конец 1995, первая цифровая фотокамера с LCD-дисплеем и первая же — с поворотным объективом), и, наконец, разработка от Sony — первая в линейке камера, называвшаяся просто Cyber-Shot, без букв и индексов (1996). Также в 1994 году появились первые карты памяти формата Compact Flash и SmartMedia, объёмом от 2 до 24 Мбайт.

Первая массовая цифровая фотокамера Apple QuickTake 100

Первая массовая цифровая фотокамера Apple QuickTake 100

Все 90-е годы Kodak продолжал работать маркетинговым локомотивом, рождая к жизни всё новые продукты, в том числе совместные — цифровые киоски, записывающие изображения на Photo CD совместно с Kinko и Microsoft, систему обмена цифровыми фотографиями в Интернете совместно с IBM, первый цветной фотопринтер совместно с Hewlett-Packard. Именно конец XX века стал этапом взрывного развития цифровой фотографии, когда за какие-то 10 лет цифровая фотокамера превратилась из дорогостоящего профессионального устройства в потребительскую игрушку, доступную всем и каждому. Произошло это благодаря развитию и выходу на промышленные объёмы технологий изготовления цифровых фотосенсоров.

Сенсоры, их размеры и типы

Представьте себе большой спортзал со старой и дырявой крышей. Для того, чтобы выяснить, какие фрагменты крыши находятся в самом аварийном состоянии, а какие пока с ремонтом могут подождать, мы расставили по всему залу пустые вёдра, выровненные по квадратной сетке, и ждём дождя. После окончания дождя мы замеряем, сколько воды скопилось в каждом ведре, и на основании этого делаем выводы о состоянии крыши в целом. Примерно так работают все цифровые фотосенсоры: после открытия затвора чувствительные элементы, на которых фокусируется изображение, накапливают заряд, пропорциональный уровню освещённости. После закрытия затвора вспомогательная схема считывает сигнал с каждого элемента, усиливает его и преобразует в цифровую форму.

Небольшая нестыковочка: поскольку каждый светочувствительный элемент измеряет только уровень освещённости, описанная схема обладает лишь чёрно-белым зрением. Раньше в дорогих фотоаппаратах (и до сих пор в качественных видеокамерах) ставились три сенсора, по одному для каждого из основных цветов. Начиная с определённого момента, когда стоимость конечного продукта стала критическим параметром, эта схема была заменена так называемым цветовым массивом Байера. В этом массиве половина пикселей, расположенных в шахматном порядке, отвечает за зелёный цвет, к которому человеческий глаз наиболее чувствителен, а ещё по 25% пикселей считывают соответственно красный и синий цвета. Значения двух других цветов в каждой точке изображения интерполируются.

схема была заменена так называемым цветовым массивом Байера

Это важно понимать: каждый второй пиксель в полученной на максимальном разрешении сенсора фотографии имеет значение красного и синего каналов, рассчитанное по методу бикубической интерполяции, и на картинке нет ни одной точки, для которой измерены значения хотя бы двух из трёх каналов. Добавьте сюда неизбежные погрешности оцифровки — и в результате на итоговом изображении могут появляться различные артефакты, о которых будет много сказано ниже. Правда, математика не стоит на месте, и в последнее время начали применяться более комплексные алгоритмы интерполяции. Также совсем недавно фирма Sony представила новую цветовую схему RGBE, где E означает «emerald», то есть изумрудный цвет. В этой схеме два «зелёных» пикселя немного отличаются друг от друга по цвету, позволяя, таким образом, увеличить цветовой охват сенсора (но не исправляя ситуации с артефактами интерполяции). Также нельзя не упомянуть здесь новаторскую технологию SuperCCD от Fuji, в которой восьмиугольные пиксели расположены в шахматном порядке, что хоть и усложняет интерполяцию, но зато позволяет эффективно избавляться от артефактов.

Ещё одна важная характеристика, до сих пор остающаяся бичом всех цифровых камер — это цифровой шум, а именно — точечные помехи, особенно хорошо заметные в условиях низкой освещённости. Они имеют ту же природу, что и шум на фотоплёнке: когда на светоприёмник попадает мало света, то соотношение случайного разброса уровней отдельных пикселей в сенсоре (или отдельных кристаллов серебра в плёнке) к полезному сигналу становится выше. Удобно снова представить себе длинные ряды ведёр: когда дождик маленький — сложнее сказать, какое ведро из двух соседних наполнилось больше, чем после сильного ливня, где разница видна сразу. Цифровой шум — неотъёмлемая часть цифровой фотографии, и борьба с ним — одна из основных задач производителей сенсоров и программного обеспечения для камер.

Кстати, покупающие себе первый цифровик люди часто спрашивают: почему в характеристиках камеры часто указывают две цифры разрешения сенсора: общую и эффективную? Отвечаю: это сделано как раз для борьбы с шумами. Несколько (от 6 до 12) крайних рядов пикселей на сенсорах закрываются непроницаемым фильтром, и с их помощью происходит оценка среднего уровня шума, который потом вычитается из итоговой картинки. Особенно это эффективно для борьбы с «тёмными токами» — шумами, вызванными хаотическим тепловым движением электронов по сенсору в отсутствии освещения (при закрытом затворе).

Ещё один очевидный способ борьбы с шумом — это увеличение площади сенсора. Действительно, чем больше она, тем больше площадь каждого светочувствительного элемента, он, в свою очередь, регистрирует больше света, и погрешность измерения становится меньше. Однако всё не так просто: цена сенсоров, особенно построенных на технологии CCD, растёт непропорционально быстро с ростом их площади. Кроме того, чем меньше сенсор, тем меньше предъявляемые им требования к геометрии оптики, тем дешевле объектив и тем больше у него может быть диапазон фокусных расстояний (или, проще говоря, зум).

Вы, наверное, уже не раз встречали обозначения размеров сенсоров вида 1/1.8″, 1/2.7″, 2/3″ и т.п., и хотели бы узнать, что они означают на самом деле. Огорчу вас: эти цифры имеют весьма отдалённое отношение к реальным размерам сенсоров и обозначают не реальные, а так называемые «видиконовые» дюймы. Манера обозначать так размеры пошла со времен зарождения телевидения, когда приёмным элементом в телекамере служила электронная трубка («видикон»), а размер обозначал её диаметр (в который должен был вписываться с запасом снимаемый кадр). Для грубых прикидок можно считать, что «видиконовые» и реальные дюймы относятся как 3 к 2. Ниже в табличке я свёл типичные размеры сенсоров в миллиметрах:

Обратите внимание, что большинство сенсоров имеют соотношение сторон 3:4, характерные для телевизионных экранов, тогда как пропорции «классического» 35-мм кадра составляют 2:3. У некоторых камер даже есть специальный режим съёмки, имитирующий эти пропорции, в том числе для удобства печати на фотобумаге размера 10×15.

Термином «кроп-фактор» принято обозначать соотношение диагонали сенсора и полноразмерного 35 мм кадра. Реальное значение он имеет только применительно к цифровым зеркалкам, расчитанным на установку стандартных объективов: во столько раз при том же рабочем отрезке якобы «увеличивается» их фокусное расстояние (что, само собой, является лукавством — не фокусное расстояние увеличивается, а угол зрения уменьшается за счет кадрирования картинки). Однако значение это довольно показательно с другой точки зрения: кроп-фактор является условным индикатором физического размера одного пикселя на сенсорах разных типоразмеров (при одинаковом разрешении, разумеется). Ведь чем больше пиксель — тем меньше шум, тем выше качество передачи светотеней. С увеличением размера матрицы качество и детальность картинки повышаются «драматически», как любят писать в англоязычных обзорах.

Сейчас я озвучу уже очевидную, но почему-то редко упоминающуюся истину. В погоне за маркетинговой привлекательностью производители постоянно наращивают разрешение своих сенсоров, убедив большинство потребителей в том, что в отрасли царит Его Величество Мегапиксель. Тут нас и подстерегает ловушка: из всего вышесказанного совершенно очевидно, что при одинаковом размере сенсора больше будет шуметь тот, у которого больше мегапикселей. Это нам, кстати, со всей очевидностью показала Konica Minolta A2, отличная во всех прочих отношениях камера. Поэтому при выборе между двумя фотокамерами одной линейки (например, Panasonic Lumix FZ10 и FZ20) подумайте, так ли вам нужны все эти бессчётные мегапиксели, которые будут с раблезианской скоростью поедать ваши карты памяти, тогда как печатать свои снимки на размеры больше 15×20 вы всё равно не собираетесь? Кстати, выяснить требуемый размер снимка для печати на заданный формат очень легко: для идеального качества отпечатка в фотолаборатории нужное разрешение составляет около 230 точек на дюйм (dots per inch или dpi) или 90 точек на сантиметр. Для печати на принтере цифра может быть чуть больше, до 300 dpi включительно, поскольку алгоритм растрирования принтера может использовать дополнительную информацию для печати промежуточными (светло-пурпурной и светло-голубой) красками, а также для построения сложного растра. Тем не менее, вполне приемлемым будет разрешение в 150 dpi или 60 точек на сантиметр. Таким образом, для распространённого формата печати 10×15 будет более-менее достаточно разрешения 900×600, максимальное же разрешение для этого формата составит 1800×1200, или чуть более 2 мегапикселоей (sic!). Для формата 15×20 рекомендуемым разрешением итоговой картинки будет 3, максимальным — 4 мегапикселя. Сенсор с более высоким разрешением, конечно, улучшит качество съёмки, но уже исключительно за счёт более мелких деталей, которые всё равно сгладятся на печати, и тут уже первую скрипку начинает играть скорее оптика. Плюс, конечно, надо иметь запас для кадрирования и увеличения, ну и потери при сжатии в JPEG менее заметны на больших картинках. В общем, как ни крути, а для бытовых надобностей сенсор с разрешением более 4 Мп не очень-то и нужен. При равном же количестве мегапикселей выбирать надо ту камеру, у которой больше размер сенсора.

Замечу попутно, что многое зависит и от объектива. Не буду углубляться в эту тематику, поскольку она не имеет прямого отношения к предмету статьи, а на разъяснение, что такое модуляционная передаточная функция (Modulation Transfer Function, MTF) и с чем её едят, уйдёт не одна страница. К сожалению, большинство производителей цифровых фотокамер даже среднего ценового диапазона не прилагают графиков MFT своих объективов, а жаль, поскольку при прямом её измерении очень часто выясняется, что находящиеся внутри камеры огромные мегапиксели попросту не имеют смысла, поскольку объектив элементарно неспособен обеспечить картинку такого качества.

Также маркетинговой атаке подверглась ещё одна характеристика сенсоров: их чувствительность, или ISO speed. Все мы знаем, что фотоплёнка выпускается для съёмок в условиях разной освещённости и отличается цифрой на коробке – обычно это 100, 200 или 400 ISO (кто постарше — должны помнить и разноцветные коробочки производства Шосткинского объединения «Свема», промаркированные цифрами 32, 64, 125 и 250). Чувствительность сенсора фотокамеры по сути задаётся коэффициентом на усилителе аналогового сигнала, снимаемого со светочувствительных элементов, и может варьироваться в очень широких пределах: от 50 до 3200 (!) единиц в ISO-эквиваленте. Надо лишь помнить, что с увеличением чувствительности пропорционально растёт и уровень шума. Понятно, что чем больше диапазон чувствительностей у сенсора, тем привлекательнее камера для покупателя, потому всё те же деятели, что ставят перед восьмимегапиксельным сенсором объектив размером с булавочную головку, часто завышают чувствительность ISO, как явно (и тогда снимки на такой камере с заданными параметрами выходят просто темнее, чем на «честном» аппарате), так и на программном уровне, когда увеличение яркости на две ступени происходит при обработке изображения микропроцессором камеры (кстати, точно также работает и режим 3200 ISO Boost в полупрофессиональных зеркалках Canon 10D/20D, но у них в инструкции об этом чётко говорится). Тем не менее, здесь мы можем видеть одно из наиболее очевидных преимуществ «цифры»: возможность съёмки в разных условиях освещённости без смены плёнки на более или менее чувствительную и всех связанных с этим камланий: записать номер кадра, смотать плёнку в кассету, вытянуть обратно язычок, потом снова отмотать её на нужную точку.

Большой процент профессионалов, тем не менее, переходить даже на цифровые зеркалки не спешит и продолжает снимать на плёнку. Когда у них спрашивают о причинах, они произносят загадочное слово «динамический диапазон» или «фотоширота». Что это такое? Очень просто: фотоширота — это разница логарифмических оптических плотностей, которую плёнка способна передать без искажений. Её часто путают с динамическим диапазоном, который является скорее характеристикой сканеров. В англоязычной практике эти два термина идентичны.

Поскольку этот пункт всегда вызывает разночтения и споры — разъясню подробно. Формула оптической плотности выглядит как D=log(I0/I), где I0 — это интенсивность упавшего света, а I — прошедшего. То есть если плёнка задерживает половину света — то плотность её в этой точке равна 0,3 D, четверть — 0,6 D, 10% — 1 D, 1% — 2 D и так далее. Теперь если на нашей плёнке максимальная плотность равна 2,8D, а минимальная — 0,7 D (в случае негативной плёнки это будет плотность маски), то её фотоширота составляет 2,1 D — величина, как раз характерная для негативной плёнки. У слайдовой плёнки диапазон фиксируемых плотностей намного больше — около 3,5 D, но лишь небольшая часть этого диапазона — порядка 1,5 D-1,8 D — лежит внутри области, которую я выделил курсивом: «без искажений». Всё прочее и называется «вытягиванием» слайда, когда из тёмных участков пытаются достать недостающие детали.

Теперь о фотошироте цифровых камер. Теоретическую фотошироту, которой любят оперировать маркетологи, получить легко, зная всего лишь внутреннюю разрядность сенсора. У большинства камер она составляет 36 бит, или 12 бит на цвет, или 4096 градаций. Считаем log(4096) и получаем максимальную теоретически возможную фотошироту в 3,6 D. Ого! — скажете вы. Должен вас расстроить: линейная часть её (без искажений!) составляет намного меньший отрезок, и реальный показатель после вычитания шума составляет порядка 1,1 D-1,4 D, что, тем не менее, вплотную приближается к фотошироте слайдовой плёнки. Не стоит также забывать, что большие потери в фотошироте происходят при записи картинки в формате JPEG, который от 12 бит оставляет в лучшем случае 8, а на самом деле, и того меньше. Фотоширота также зависит от размера сенсора и его разрешения: чем пиксель больше, тем больше полутонов он успеет запечатлеть за время экспозиии.

Возвращаясь к аналогии с вёдрами: фотоширота — это просто объём одного ведра. В самом деле, если дождь слишком сильный (сюжет слишком яркий), то некоторые вёдра могут переполниться, и мы никогда не узнаем, какая именно интенсивность была в данной точке. Получится засветка, часть информации будет навсегда утеряна, и ни в какой программе обработки восстановить её не удастся — только заново нарисовать или взять с другого кадра. В свою очередь, при слишком контрастном сюжете автоматика камеры, ограниченная её динамическим диапазоном, может (дабы не потерять светлые детали) выставить короткую выдержку и/или маленькую диафрагму, и мы потеряем детали уже в тенях (некоторые вёдра останутся сухими). Таким образом, сняв достаточно сложный сюжет на плёнку, мы получим в кристаллах серебра множество информации — как в светах, так и в тенях, и при печати или сканировании сможем выбрать, что именно нам важнее «вытянуть», а чем мы можем пожертвовать. Цифровик нам такой возможности не даст — решение надо принимать на месте и в момент съёмки. Масла в огонь подливает процесс перевода картинки в 8 бит на цвет для сохранения в JPEG (в этом случае спасти ситуацию может сохранение картинки в формате RAW, но такая возможность имеется далеко не у всех цифровых камер). Динамический диапазон также, очевидно, зависит напрямую от размера сенсора: чем больше отдельный пиксель, тем больше света он может на себя принять и тем больше градаций серого он может дать на выходе.

Источник