Артем Кашканов, 2016
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.
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.
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.
Разница неожиданно мала! Получается, отличия между 12 и 18 мегапикселями не столь уж и существенны. Вывод - слухи о значимости роста мегапикселей сильно преувеличены. Перейти с 12- на 18-мегапиксельный аппарат (или с 18- на 24-мегапиксельный) только в надежде получить значительный прирост детализации на фотографиях - попасть на удочку маркетологов.
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...
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.
Купили современную тушку? Позаботьтесь о хорошей оптике!
Разрешение матриц большинства современных любительских фотоаппаратов со сменной оптикой находится между 16 и 24 мегапикселями. Со временем этот диапазон неизбежно будет смещаться в сторону больших значений. Как правило, при этом совершенствуется и оптика, идущая в комплекте с фотоаппаратом. Современные китовые объективы хоть и существенно прибавили в качестве, но все же являются "компромиссными" вариантами. Прорисовать картинку во всех нюансах для запечатления на 24-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:
Виджет от SocialMartКстати, не факт, что "продвинутая" версия будет гарантированно "прорисовывать" картинку - возможно, объектив проектировался в то время, когда о матрицах с таким разрешениях знать не знали. По этой же причине не рекомендуется использовать китовые объективы от очень старых камер. У меня был опыт использования старого китового объектива от Canon EOS 300D (6 мегапикселей) на аппарате 550D (18 мегапикселей) - когда-то брал у друга поиграться на вечер. Старый 18-55 и на 300Д не блистал качеством картинки, но на 550Д он просто убил наповал! Такое впечатление, что резкости не было нигде.
Кстати...
Фиксы (т.е. объективы с фиксированным фокусным расстоянием) - отличная альтернатива бюджетным зумам. Они будут очень кстати, если китовый объектив не обеспечивает желаемой детализации, но лишних 1000-1500 долларов на покупку "крутого" объектива нет. Самые популярные фиксы - "полтинники" (50 мм), точнее их младшие версии со светосилой f/1.8. При стоимости, сравнимой с китовым объективом они существенно превосходят его по качеству изображения, однако обладают меньшей универсальностью - за все нужно платить.
Карманная мыльница с 20 мегапикселями - маразм через край!
Как ни печально, но другого выбора скоро уже не будет. Большинство компактных фотоаппаратов имеют матрицу размером 1/2.3", то есть примерно 6*4.5 мм - в 4 раза меньше, чем у "кропнутой" камеры и в 6 раз меньше, чем у полнокадровой. Разрешение при этом составляет, как правило, не меньше 20 мегапикселей. Нетрудно представить, какой несуразно мелкий размер имеет каждый пиксель. Миниатюрный объектив мыльницы имеет очень малый размер апертуры, что усиливает дифракционное размытие. В итоге картинка при просмотре в 100% масштабе выглядит очень "мягкой".
Слева - 100% кроп с , сделанной 16-мегапиксельной мыльницей Sony TX10 с матрицей 1/2.3". Справа для сравнения - аналогичный вид, снятый на зеркалку. Обратите внимание, что картинка у мыльницы выглядит очень грязно - реальной детализации нет, есть только программная попытка цсилить контуры. И это в центре кадра! По краям кадра детализация снижается еще сильнее и зачастую выглядит как недоразумение:
И так снимает большинство современных компактных мыльниц. Например, вот , в которой приведены 100% кропы с фотоаппарата Panasonic DMC-SZ1 (ближе к концу статьи). Спрашивается - зачем в такие аппараты ставить матрицы с таким высоким разрешением? Практической ценности эти мегапиксели не имеют никакой, зато с точки зрения маркетинга звучит очень убедительно - в фотоаппарате размером со спичечный коробок целых 20 мегапикселей.
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:
- Для аппаратов со сменной оптикой с китовым объективом - около 12 мегапикселей. При большем разрешении матрицы сужается "рабочий" диапазон фокусных расстояний и диафрагм. Хотите получать максимально детализированное изображение - старайтесь не снимать на "крайних" фокусных расстояниях, устанавливайте диафрагму 8.
- Для аппаратов со сменной оптикой с фиксами или профессиональными зумами такого явного ограничения нет, главное, чтобы объектив смог прорисовать все эти мегапиксели. Отсутствие НЧ-фильтра дает определенное преимущество, но есть ряд недостатков - о них поговорим чуть ниже. и еще при росте мегапикселей снижается максимальное "рабочее" диафрагменное число. Старайтесь не снимать в обычных условиях с диафрагмой больше 11-13 - будет заметно снижение резкости из-за дифракционного размытия.
- Для мыльниц с матрицей 1/1.7" и меньше разумный предел - 10-12 мегапикселей. Все что больше - маркетинговый ход, не имеющий к детализации никакого отношения.
Какие характеристики матрицы важнее числа мегапикселей?
Во-первых, физический размер матрицы. Как уже было написано выше, 20 мегапикселей на матрице 1/2.3" и 20 мегапикселей APS-C или FF - совсем разные вещи. Большие матрицы всегда обеспечивают лучшую цветопередачу, более широкий динамический диапазон и более богатые оттенки, чем маленькие по размеру.
Во-вторых, играет роль структура матрицы. Подавляющее большинство современных камер имеет "баеровскую" матрицу со сглаживающим низкочастотным фильтром. Один пиксель изображения формируется путем интерполяции группы 2*2 пикселя матрицы (2 зеленых, 1 красный, 1 синий). НЧ-фильтр чуть "замыливает" картинку, но препятствует возникновению муара на объектах с регулярным повторяющимся рисунком (например, ткань). В последнее время наблюдается тенденция по отказу от НЧ-фильтра у байеровских матриц. Муар при этом подавляется встроенным ПО фотоаппарата.
Стоит отметить еще матрицы X-Trans (используются в фотоаппаратах Fujifilm), которые имеют по сравнению с "баером" более "хаотичную" структуру расположения цветных сенсоров RGB, в них для интерполяции используются группы размером 6*6 пикселей матрицы - это исключает образование муара и позволяет обходиться без НЧ-фильтра, что, как уже говорилось выше, улучшает детализацию изображения.
В конце концов, играет роль новизна техники и ее класс. Какой бы совершенной ни была матрица у фотоаппарата, не меньшую роль играет процессор и внутрикамерное ПО, выполняющее обработку сигнала, полученного с матрицы. Как правило, дорогая техника высокого класса при той же начинке (матрица-процессор), что и любительские камеры, дает лучшее качество картинки - чуть больший динамический диапазон, чуть большее рабочее ISO. Производитель не разглашает причин этих различий, но несложно догадаться, что главная причина - внутрикамерное программное обеспечение. Нередко бывает, что у младшей и старшей модели матрицы одинаковые, но качество картинки разное. Это объясняется тем, что у дешевых моделей обработка сигнала идет по более урезанному алгоритму, поэтому они проигрывают в качестве картинки старшим моделям. Но этот проигрыш реально заметен только в сложных условиях освещенности, например, при съемке на сверхвысоких ISO.
Игорь собирается установить AHD систему видеонаблюдения в свой магазин продуктов. Он знает, что система обычно содержит несколько мегапиксельных камер и один регистратор, но не может решить, какие камеры взять: 1,3 мегапикселя или 2 мегапикселя. Семён у нас - торговый представитель систем безопасности и видеонаблюдения. Его компания предлагает широкий выбор мегапиксельных камер видеонаблюдения с разным разрешением. Обычно он рекомендует своим клиентам систему видеонаблюдения с высоким разрешением, просто потому, что он лучше знает её особенности, и это выгоднее продавцу. У вас наверняка возникли аналогичные вопросы по выбору камер видеонаблюдения. В этой статье мы собираемся предоставить вам исчерпывающую информацию для выбора камер видеонаблюдения.
1. Что такое камера видеонаблюдения высокого разрешения?
Все форматы изображения с разрешением от 1280x720, считаются форматом высокой четкости (HD). В современном мире видеонаблюдения существуют два направления: аналоговое и цифровое. Соответственно, существуют аналоговые и сетевые (IP) HD-камеры. Разрешение 960H (NTSC: 960x480) не относится к категории HD. Текущие форматы разрешения HD включают в себя: 1.0 мегапиксель (720p), 1,3 мегапикселя (960p), 2 мегапикселя (1080p), 3 мегапикселя, 5 мегапикселей, 8 мегапикселей (4K UHD), 12 мегапикселей, 33 мегапикселя (8K UHD).
Как правило, сетевые HD камеры обеспечивают несколько лучшее качество изображения, чем аналоговые HD камеры того же разрешения (например, 720p).
Недавно назад один из наших клиентов сообщил, что установил систему видеонаблюдения на AHD камерах 720p (производитель заявил 1000ТВЛ) и остался недоволен: качество изображения этих 720p AHD камер оказалось даже хуже, чем у старых камер 960H. Почему это произошло, мы расскажем в четвёртой части статьи.
2. Преимущества высокой чёткости
По сравнению со стандартной чёткостью, технология HD увеличила детальность изображения. Качество изображения дополнительно улучшено благодаря различным технологиям улучшения, таких как прогрессивное сканирование, 2D/3D динамический шумоподавитель, широкий динамический диапазон (WDR) и т.д. Короче говоря, HD обеспечивает превосходное качество изображения. Обычная аналоговая камера стандарта 960H даёт разрешение 960H/WD1, что составляет 960x480 пикселей (для NTSC) или 960x576 пикселей (для PAL). После того, как сигнал будет оцифрован в DVR или гибридном видеорегистраторе, изображение будет состоять максимум из 552960 пикселей (0,5 мегапикселя).
Камера высокого разрешения может охватывать гораздо более широкую область, чем обычная камера. Возьмём для примера 12-мегапиксельная панорамную камеру с объективом типа ""рыбий глаз"" с углом обзора 360 градусов. Благодаря встроенному 12-мегапиксельному сенсору изображения и ePTZ (виртуальное панорамирование/наклон/масштабирование), а также возможности разделения изображения, она может заменить сразу несколько обычных камер видеонаблюдения, что значительно снизит затраты на установку и плату за последующее техобслуживание.
Отличная совместимость - еще одно преимущество HD. Независимо от того, совершаете ли вы покупки онлайн или ходите в местные магазины электроники, вы обратили внимание, что все телевизоры, видеокамеры и цифровые фотоаппараты поддерживают формат HD 1080p (FullHD). Соответственно, если вы хотите, чтобы это оборудование работало с вашей системой видеонаблюдения, вам следует выбрать систему видеонаблюдения, поддерживающую 1080p. Также мы понимаем, что 4K является текущей тенденцией, логично ожидать, что система видеонаблюдения 4K UHD станет популярной в будущем.
3. Различные форматы разрешения HD
IP камеры высокого разрешения занимают главное место в системах видеонаблюдения. Они могут обеспечить более качественное видео с большей детализацией изображения и широким охватом, чем камеры стандартного разрешения. Вы можете подобрать нужный формат сетевых (IP) камер в соответствии с вашими требованиями. Например, для приложений распознавания лиц или автомобильных номеров выбирайте мегапиксельные сетевые камеры с разрешением 1080p и более. Чтобы узнать разрешение того или иного HD формата, обратитесь к следующей таблице:
| Формат | Разрешение (в пикселях) | Соотношение сторон | Развёртка |
| 1MP/720P | 1280x720 | 16:9 | Прогрессивная |
| SXGA/960P | 1280x960 | 4:3 | Прогрессивная |
| 1.3MP | 1280x1024 | 5:4 | Прогрессивная |
| 2MP/1080P | 1920x1080 | 16:9 | Прогрессивная |
| 2.3MP | 1920x1200 | 16:10 | Прогрессивная |
| 3MP | 2048x1536 | 4:3 | Прогрессивная |
| 4MP | 2592x1520 | 16:9 | Прогрессивная |
| 5MP | 2560x1960 | 4:3 | Прогрессивная |
| 6MP | 3072x2048 | 3:2 | Прогрессивная |
| 4K Ultra HD | 3840x2160 | 16:9 | Прогрессивная |
| 8K Ultra HD | 7680x4320 | 16:9 | Прогрессивная |
4 Выбор HD камеры видеонаблюдения
Что ещё помимо разрешения изображения следует учитывать при выборе сетевых HD камер? Здесь мы поделимся информацией о том, как правильно выбрать HD камеры с точки зрения установщика.
Низкая освещённость (Low illumination)
Как известно, камера видеонаблюдения работает не так, как бытовой фотоаппарат - камера видеонаблюдения не может использовать вспышку при захвате изображения/видео. Если камера имеет слабые характеристики при низкой освещённости, её применение ограничено. При работе в условиях низкой освещённости такая камера ""слепнет"", несмотря на её очень высокое разрешение.
Высокое разрешение - палка о двух концах: производитель сенсоров не имеет возможности бесконечно увеличивать площадь кристалла, поэтому повышение разрешения связано с уменьшением размера самого пикселя при тех же размерах кристалла сенсора (обычно 1/3""), поэтому на каждый пиксель приходится меньшее количество света, что приводит к уменьшению чувствительности при возрастании разрешения (мегапикселей).
В настоящее время оптимальным значением для большинства областей видеонаблюдения является разрешение 2Мп (1080p/FullHD), именно под это разрешение существует большинство сенсоров из серии Low Illumination.
Задержка видео (Time lag)
Все сетевые (IP) камеры видеонаблюдения имеют некоторую задержку в сравнении с реальным временем, и стоимость или качество камеры не является определяющей величины этой задержки. Например, для того же изображения с разрешением 720p время задержки видео для некоторых камер составляет 0,1 с, а для некоторых других сетевых камер это время может составлять 0,4с, и даже больше 0,7с. Почему время задержки видео отличается? В отличие от аналоговой камеры, сетевая камера сжимает видео (этот процесс называется кодированием), а на пользовательских устройствах происходит декодирование видео для отображения, что приводит к задержке видео. Обычно, чем меньше время задержки, тем лучше возможности процессора обработки изображения. Это означает, что нужно выбрать сетевую камеру с наименьшей задержкой видео.
Тепловыделение
Когда камера видеонаблюдения работает, она выделяет тепло, особенно когда ночью включается инфракрасная подсветка. Это правило справедливо для любой камеры видеонаблюдения. Чрезмерное тепловыделение увеличивает вероятность перегрева и, как следствие, повреждения камеры. При выборе мегапиксельных камер обращайте внимание на:
Выбирайте камеру с меньшим энергопотреблением. Низкое энергопотребление означает, что камера экономит электроэнергию, выделяет меньше тепла. Обратная сторона: в зимнее время камера с малым тепловыделением может замёрзнуть (обычно это касается ИК фильтра), а также малое потребление означает, что установлена слабая ИК подсветка, это тоже следует учитывать.
Задумайтесь об использовании камеры с улучшенными характеристиками при низкой освещенности (без инфракрасного освещения или другого искусственного освещения). Такая камера в условиях слабой освещенности может снимать изображения даже в темноте (> 0,009 - 0,001 люкс).
Выбирайте камеру в корпусе с хорошим рассеиванием тепла. Металлический корпус предпочтительнее пластикового. Для обеспечения надёжной работы, сетевые камеры элитной серии используют ребристый радиатор на корпусе для максимального рассеивания тепла, что значительно помогает камере в обеспечении надежной работы.
Цена
""Высокая цена = это высокое качество"" - в большинстве случаев это правило верно. Основываясь на отчетах исследований можно сказать: потребитель часто полагает, что более высокая цена продукта указывает на более высокий уровень качества. Но цена - не единственный показатель хорошего качества, особенно при покупке продукции ""Сделано в Китае"". Я работаю в сфере видеонаблюдения более пяти лет и могу утверждать, что конечные пользователи, интеграторы и установщики могут получить высококачественные продукты от китайских поставщиков/производителей по очень конкурентоспособной цене. Высококачественные камеры могут иметь уникальный дизайн корпуса, предлагать особые функции, отсутствующие в других продуктах.
Техническая поддержка
В заключение хочу сказать, что сетевые камеры также должны иметь хорошую техническую поддержку. Несмотря на то, что IP камеры становятся все более простыми в настройке и эксплуатации, конечные пользователи могут столкнуться с техническими проблемами, которые потребуют сторонней помощи. Столкнувшись с такой проблемой, вы получите у нас техническую поддержку в течение 1-2 дней, это вполне приемлемо. Именно из-за этого лично я не советую покупать камеры видеонаблюдения на Aliexpress, так как в будущем вы вряд ли получите техническую поддержку от продавцов оперативную поддержку.
Мегапиксели против ТВ-линий
| Тип устройства | ТВЛ/Мегапиксели | Итоговое разрешение NTSC | Итоговое разрешение PAL | Мегапиксели NTSC | Мегапиксели PAL |
| Аналоговые матрицы SONY CCD | 480TVL | 510H*492V | 500H*582V | ≈0.25 мегапикселей | ≈0.29 мегапикселей |
| 600TVL | 768*494 | 752*582 | ≈0.38 мегапикселей | ≈0.43 мегапикселей | |
| 700TVL | 976*494 | 976*582 | ≈0.48 мегапикселей | ≈0.56 мегапикселей | |
| Аналоговые матрицы SONY CMOS | 1000TVL | 1280*720 | ≈0.92 мегапикселей | ||
| IP камеры и IP регистраторы | 720P | 1280*720 | ≈0.92 мегапикселей | ||
| 960P | 1280*960 | ≈1.23 мегапикселей | |||
| 1080P | 1920*1080 | ≈2.07 мегапикселей | |||
| 3MP | 2048×1536 | ≈3.14 мегапикселей | |||
| 5MP | 2592×1920 | ≈4.97 мегапикселей | |||
| Аналоговые регистраторы | QCIF | 176*144 | ≈0.026 мегапикселей | ||
| CIF | 352*288 | ≈0.1 мегапикселей | |||
| HD1 | 576*288 | ≈0.16 мегапикселей | |||
| D1(FCIF) | 704*576 | ≈0.4 мегапикселей | |||
| 960H | 928*576 | ≈0.53 мегапикселей | |||
© 2015 сайт
Примечательно, что даже незначительный прирост линейного разрешения сопровождается основательным увеличением числа мегапикселей. Это напоминает вычисление площади. Чтобы удвоить количество мегапикселей достаточно увеличить линейное разрешение на 41%, а удвоение линейного разрешения приводит к увеличению числа мегапикселей вчетверо. Именно за это своё коварное свойство мегапиксели столь нежно любимы маркетологами, поскольку оно позволяет представить весьма умеренный прогресс, как нечто революционное.
На самом деле, двукратный прирост числа мегапикселей – вовсе не революция, это всего лишь тот минимум, после которого повышение детализации становится заметным для большинства людей, и то лишь при условии, что детализация была ограничена исключительно количеством пикселей, а вовсе не аберрациями объектива, промахами фокусировки, вибрацией камеры и неумелым редактированием. Причём вклад именно разрешения матрицы в общую резкость снимка стремительно снижается по мере роста числа мегапикселей. До 10 Мп этот вклад весьма значителен, от 10 до 20 Мп уже не столь весом, а при разрешении свыше 20 Мп на первый план безоговорочно выходят качество оптики и мастерство фотографа.
Вреден ли избыток мегапикселей?
В целом – нет, не вреден. Я просто считаю нужным подчеркнуть, что и пользы от него не много. На мой взгляд, единственным действительно негативным эффектом, связанным с ростом разрешения, является пропорциональное увеличение объёма файлов, стремительно заполняющих карты памяти, пожирающих дисковое пространство и тормозящих работу компьютера при постобработке.
Мне могут возразить, что фотоаппараты с большим разрешением ещё и больше шумят при высоких значениях ISO. Это справедливо, но лишь при попиксельном сравнении снимков, т.е. при 100% увеличении. При равном масштабе уровень шума будет примерно одинаковым (при прочих равных условиях, разумеется). Например, если снимок, сделанный 36-мегапиксельной камерой уменьшить в Фотошопе до 16 мегапикселей, то по уровню шума он практически не будет отличаться от аналогичного снимка, изначально сделанного 16-мегапиксельной камерой. При этом уменьшенный снимок может выглядеть даже несколько более чётким, поскольку уменьшение изображения (децимация) в определённой степени нейтрализует потерю резкости, неизбежную при байеровской интерполяции.
Таким образом, высокое разрешение действительно позволяет матрице фотоаппарата собрать больше информации о снимаемой сцене и потенциально обеспечить лучшую детализацию снимка. Другой вопрос, сможете ли вы воспользоваться этим потенциалом, или же он воплотится только в лишние гигабайты, занимающие ваш жёсткий диск?
Чтобы понять, какое число мегапикселей будет для вас необходимым и достаточным, следует просто вспомнить, какое конечное применение вы находите для ваших снимков? Рассматриваете ли вы их на мониторе компьютера или, быть может, при помощи цифрового проектора? печатаете ли вы свои снимки, а если да, то каков максимальный размер отпечатков? делитесь ли вы своими снимками в Интернете? подвергаете ли вы снимки какой-либо обработке, или довольствуетесь тем, что получается на выходе из камеры?
Просмотр фотографий на компьютерном мониторе
Самым распространённым среди посетителей моего сайта разрешением экрана является 1920×1080 (Full HD), что примерно соответствует двум мегапикселям. Для ноутбуков самое популярное разрешение – 1366×768 (WXGA), т.е. один мегапиксель. Редкие посетители пользуются мониторами с разрешением 2560×1440 (WQXGA), а это меньше четырёх мегапикселей. Компьютеров iMac с дисплеями типа Retina настолько мало, что ими можно пренебречь.
Вывод, как мне кажется, очевиден: для просмотра фотографий на мониторе персонального компьютера в большинстве случаев достаточно 2-4 Мп. И это если снимок развёрнут на весь экран, а не ютится в маленьком окошке.
Проекторы
Массовые модели современных цифровых проекторов имеют разрешение 1920×1080 (Full HD) или даже меньше, а значит пытаться продемонстрировать публике что-то превышающее пару мегапикселей с их помощью бессмысленно. Проекторы с разрешением 4096×2160 (4K) большинству фотографов просто не по карману, но даже неполные девять мегапикселей – это по современным меркам не столь уж много.
Печать фотографий
Разрешение отпечатка вне зависимости от его размера принято измерять в точках на дюйм (dpi). Например, при печати с разрешением 300 dpi на каждый линейный дюйм (2,54 см) будет приходиться по 300 точек, что соответствует 118 точкам на один линейный сантиметр.
Разрешение меньше 150 dpi считается низким, от 150 до 300 dpi – приемлемым и от 300 dpi и больше – высоким. Высокое разрешение означает, что отдельные точки, составляющие изображение, практически неразличимы для невооружённого глаза. Обычно отпечатки умеренного размера (до A3 включительно) делают с разрешением именно 300 dpi. Для больших отпечатков допустимо использовать меньшее разрешение.
Многое зависит от расстояния, с которого вы собираетесь рассматривать снимок. Маленькие карточки разглядывают вблизи, и их разрешение должно быть по возможности высоким. Большие полотна вешают на стену и любуются ими стоя на некотором отдалении, а потому даже сравнительно невысокое разрешение не будет резать глаз. Это относится и к фотообоям. Огромные билборды, на которые люди смотрят с расстояния в десятки метров, можно печатать с разрешением 32 dpi, и они всё равно будут смотреться неплохо.
Из приведённой ниже таблицы видно, сколько мегапикселей требуется для съёмки и последующей печати фотографий с разрешением как 150, так и 300 dpi при различных размерах отпечатка.
Когда вы последний раз печатали свои снимки на формате A3? Напомню, что самым популярным среди фотолюбителей размером отпечатка является A6, т.е. 10×15 см.
Интернет
Интернет не любит больших фотографий. Во-первых, большие фотографии долго загружаются, а во-вторых, большинству людей просто неинтересно рассматривать микроскопические подробности чужих снимков. Исключение составляют разве что специализированные фотографические форумы. Что же касается социальных сетей, то ваши многомегапиксельные снимки в любом случае будут уменьшены при загрузке на сервер вне зависимости от вашего на то согласия, причём качество децимации будет далеко не самым высоким.
Если вы пересылаете фотографии родственникам и знакомым по электронной почте, то уменьшать их необходимо хотя бы из соображений элементарной порядочности. Кому охота ждать, пока загрузятся громадные файлы с цветочками и котятами?
Словом, и здесь вам будет достаточно буквально пары мегапикселей.
Разумеется, всё это относится исключительно к любительской фотосъёмке и не касается снимков, предназначенных для коммерческого использования. Здесь всё зависит от конкретной ситуации. Если заказчик во что бы то ни стало требует 20 мегапикселей – что ж? – пошлём ему именно 20 мегапикселей, а нужны ли они ему на самом деле – это уже не наша забота.
Обработка снимков
При редактировании фотографий в Adobe Photoshop или ином графическом редакторе некоторый избыток разрешения не только терпим, но и весьма желателен. Во-первых, многие симки нуждаются в кадрировании, т.е. в обрезке краёв, и хорошо, когда у вас есть возможность не экономить пиксели. Во-вторых, грамотное уменьшение изображения – лучший способ скрыть или, по крайней мере, минимизировать такие дефекты изображения как шум, хроматические аберрации, умеренная шевелёнка, артефакты интерполяции и т.д. Иначе говоря, фотография, снятая с высоким разрешением, а затем уменьшенная, практически всегда выглядит лучше, чем изначально снятая с низким разрешением.
Впрочем, следует заметить, что разрешение современных фотоаппаратов столь велико, что запас мегапикселей, которыми можно пожертвовать при редактировании, имеется почти всегда.
Заключение
Мы с вами слишком долго говорили о том, о чём вообще не стоило бы говорить. Подведём же, наконец, итоги.
Чтобы удовлетворить потребности подавляющего большинства фотолюбителей хватит десятка мегапикселей, хотя и такое количество кажется несколько избыточным. Редкий энтузиаст сможет в полной мере реализовать потенциал двадцати мегапикселей, но такие люди обычно знают, чего хотят. Те же фотографы, которым объективно может потребоваться большее разрешение, и которые умеют с ним обращаться, вряд ли стали бы читать эту статью.
Учитывая тот факт, что разрешение более-менее серьёзных фотокамер составляет сегодня в среднем около двух десятков мегапикселей и продолжает расти, считаю дальнейшие дискуссии на эту тему просто излишними. Число мегапикселей больше не является тем параметром, на который стоит всерьёз обращать внимание при выборе камеры.
Спасибо за внимание!
Василий А.
Post scriptum
Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект , внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.
Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.
Эта статья посвящена соотношению роста количества мегапикселей у фотоаппаратов и росту реальных размеров изображения.
Математика и Мегапиксели. Только для самых пытливых. Хочешь заработать на выходе нового фотоаппарата? Просто добавь пикселей!
Все началось с того, что для обзора проект Photo Dzen и официальное представительство Canon в Украине предоставило мне фотоаппарат Canon 5Dsr . На то время это был фотоаппарат с самым большим количеством мегапикселей среди всех полноформатных цифровых камер (т.е. среди узкого формата).
С помощью Canon 5Dsr я смог поснимать не только на , но и на Canon EF 24-70 f/2.8L II (обзор которого я подготовить не успел), а также на легендарный . Мне было интересно, как разрешают все эти объективы такую супер-мегапиксельную камеру. В разрешении, как оказалось, ничего интересного я не нашел, но в то же время наткнулся на один очень интересный нюанс.
И Canon EOS 5DSR
Вместе с Canon 5Dsr у меня на обзоре одновременно была и камера . Ковыряясь в RAW файлах Canon 5Dsr и я не сразу понял, где же хваленых 50 мегапикселей Canon 5Dsr , или как их почувствовать на ощупь.
Напомню, что Canon 5Dsr на своем сенсоре имеет 50 МП, а линейные размеры изображения в пикселях составляют 8688 Х 5792, что равняется 50.320.896 пикселям (которые и округляются до 50 МП).
Имеет на своем борту 24 МП, а линейные размеры изображения в пикселях составляют 6000 Х 4000, что равняется 24.000.000 пикселям (и соответствует ровно 24 МП без округления).
Важно: физический размер сенсоров данных фотоаппаратов одинаковый и составляет 36 мм на 24 мм. Сенсоры отличаются именно количеством мегапикселей.
Если поделить 50 МП на 24 МП, то мы получим:
50 МП/24 МП=2.08
т.е. 50 МП составляет 208% от 24 МП. Если перефразировать, то 50 МП на 108% больше, чем 24 МП.
Многим кажется что разница вдвое — это очень много, но мы забываем что вдвое увеличивается площадь (количество мегапикселей на сенсоре), а не линейные размеры (ширина и высота изображения) .
Количество мегапикселей — это функция площади линейных размеров (ширины и высоты изображения в пикселях) . Пользователи часто обращают внимание только на рост мегапикселей, забывая про линейные размеры изображений.
Если визуально пронаблюдать изображения в пропорциях, может показаться, что изображение на 24 МП меньше перед 50 МП не в 2 раза (визуально я бы сказал, что оно меньше примерно в полтора раза).
Насколько больше изображение с 50 МП по сравнению с 24 МП
Реальное увеличение длины изображения в пикселях составляет всего 45%, а не 100%, как можно ошибочно предположить (когда 50 МП делится на 24 МП).
8688/6000=1.448. Т.е. длина изображения с 50 МП всего на 45% больше, чем длина изображения с 24 МП. То же самое касается и высоты изображения.
Кстати, разница между 12 МП и 24 МП, тоже, чувствуется не так серьезно, как того хотелось бы. Даже во время обработки и просмотра фотографий в соотношении ‘1 к 1’ сложно сказать, что находится перед моими глазами — 50 МП или 24 МП. Только когда начинаешь перемещаться по кадру с инструментом ‘лупа’, можно заметить, что изображение 50 МП немного больше.
Парадокс
Мой опыт
Никакого ‘ВАУ!’ от 50 Мп у Canon 5Dsr не произошло. Даже после перехода от изображений на 12 МП к изображениям на 50 МП ничего кардинально не поменялось. Изображение просто стало в 2 раза выше и шире. 2 раза — это очень мало. Что действительно я ощутил от 50 МП — так это подтормаживание моего компьютера во время выполнения одних и тех же операций, которые я провожу с 12 или 24 МП изображениями.
Если говорить грубо, то суть этой статьи такова: при обработке, просмотре и печати фотографий разница в количестве мегапикселей чувствуется не так сильно, как того можно было ожидать .
Спасибо за внимание. Аркадий Шаповал.
Сравнение обычного изображения с разрешением 12 мегапикселей (слева) и кадра, снятого с нового сенсора IMX586 с разрешением 48 мегапикселей (справа)
Компания Sony представила IMX586 - первый в мире КМОП-сенсор для смартфонов с эффективным разрешением в 48 миллионов пикселей. Это значит, что сенсор сможет фиксировать кадры размером 8000×6000 пикселей без программной интерполяции! Раньше такой размер был доступен только на дорогих профессиональных камерах, и то не на всех.
Ну а снимать видео со скромным разрешением 4K (4096×2160) для такого сенсора проще простого. Он это делает на скорости 90 кадров в секунду.
Технические характеристики сенсора весьма впечатляют. Судя по всему, камеры на 48 мегапикселей очень скоро станут главным козырем топовых смартфонов. Компания обещает начать массовые поставки IMX586 уже в сентябре 2018 года.
Как Sony добилась такого кардинального увеличения разрешения? Что ж, без определённых хитростей здесь не обошлось. IMX586 сочетает в себе две ключевые технологии:
- Очень маленький размер светочувствительных элементов (очень высокое разрешение)
- Обработка сигнала цветным фильтром Quad Bayer с несколькими алгоритмами для повышения разрешения
Концептуальная диаграмма пиксельной решётки нового сенсора (Quad Bayer Array) и схема её преобразования с помощью оригинального алгоритма обработки сигналов (справа)
Физический размер сенсора составляет 1/2" или 6,4×4,8 мм. Это большой размер - самый большой, какой только ставят в смартфоны, за . Обычно в телефонах используют сенсоры формата 1/3", то есть почти вдвое меньшего размера. Но 48 мегапикселей никак не втиснешь в 1/3", а вот с форматом 1/2" такой фокус получился.
Теперь об оригинальном цветовом фильтре Quad Bayer. Его работа показана на диаграмме выше. Он работает так, что у каждого блока 2×2 пикселей одинаковый цветовой фильтр. Это позволяет по-разному обрабатывать данные, в зависимости от условий.
В условиях плохого освещения данные с четырёх фотоэлементов объединяются - и они работают фактически как единый элемент с размером стороны 1,6 мкм. В этом случае разрешение сенсора снижается в четыре раза и он «превращается» в стандартный сенсор на 12 мегапикселей, только наверное с меньшим уровнем теплового шума.
Ну а в условиях хорошего освещения, когда тепловой шум незаметен, а энергии фотонов более чем достаточно, сенсор работает в полную силу, каждый фотоэлемент независимо от других фиксирует сигнал - и в результате получается качество, которое показано на КДПВ от Sony. Но это всё-таки не совсем честные 48 миллионов пикселей, а некое приближение к ним после цифровой обработки сигнала. Очень интересно будет посмотреть, как этот сенсор работает на самом деле и насколько в реальности заметна разница между кадрами на 12 и 48 МП. Если всё работает как обещано, то такой смартфон можно использовать как своеобразный «бинокль» - не фотографировать, а многократно зуммировать картинку на экране, чтобы разглядеть невидимые глазу детали далёких объектов.
В своём пресс-релизе Sony говорит, что у нового сенсора динамический диапазон в четыре раза больше, чем у обычных сенсоров. По мнению экспертов , здесь используется такая же система, как в сенсоре IMX294 , где часть пикселей работает с неполной выдержкой, защищаясь от засветки, но в то же время записывая детали в тенях. По крайней мере, структура фильтра Quad Bayer хорошо подходит для такого метода работы.
Получается, что сенсор работает в трёх режимах: низкая освещённость (12 МП),
высокое разрешение (48 МП) или увеличенный динамический диапазон в высококонтрастных сценах. Это интересный подход, который чем-то напоминает технологию Fujifilm Super CCD EXR.
Скорее всего, новый сенсор сначала увидит свет в смартфоне Sony, а потом и в смартфонах других производителей. С высокой вероятностью его поставят в Sony Xperia XZ3, запланированном к выходу в сентябре.