Какое оптимальное количество мегапикселей должно быть в фотоаппарате

Основные характеристики камер смартфонов

Характеристики камеры смартфона по сути не отличаются от характеристик любой цифровой камеры. Но нужно понимать, за что отвечает тот или иной параметр.

Что такое мегапиксели и их размер

ПикселиОдин 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

Размеры матриц фотоаппаратовОт 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.

Вредит ли большое число мегапикселей качеству снимков

горячие пиксели на матрице фотоаппаратаУвеличение 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.

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.

Вспомогательные датчики

Датчики света, глубины, дальномеры, лидары — все эти системы помогают смартфону понять, где расположены фотографируемые объекты, как они освещены, двигаются или нет. Полученные данные смартфон использует и в видоискателе, и в процессе постобработки, достраивая и редактируя изображение.

Разрешение датчиков далеко не самый важный параметр: для качественного выполнения своих функций им достаточно совсем небольшого количества пикселей. Поэтому не стоит удивляться, увидев, например, датчик глубины с разрешением 2 Мп: для его работы их хватает.

Его величество мегапиксель

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.

:/>  Почему не работает айтюнс на компьютере

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.

:/>  Куда сохраняются скриншоты на виндовс 7,10 – инструкция

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.

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.

  • Тем, кто в принципе не печатает и не обрабатывает фотографии, а смотрит их только на цифровых устройствах и выкладывает в сеть, вполне хватит даже 5 Мп;
  • Если снимки подвергаются пост обработке, их разрешение несколько уменьшается. Особенно при кадрировании. Значит, чтобы обработать фото и сохранить приемлемое качество для их просмотра на компьютере и печати фотографий небольшого размера, нужен фотоаппарат с 7 Мп. При таком показателе разрешение снимков будет около 3072 на 2304 пикселей. Значит, можно будет смело их обрабатывать, убирать ненужные объекты по краям, не ухудшая итоговые кадры. После этого можно распечатать снимки размером 10 на 15 и даже 20 на 30;
  • Тем, кто предпочитает более детализированные снимки, лучше приобретать фотокамеры с разрешением матрицы не менее 12 Мп. Такой фотоаппарат позволит получать кадры, в которых видна каждая деталь, а затем увеличивать и кадрировать их при необходимости. Однако такие фотокамеры стоят дороже, поэтому стоит взвесить все за и против. А также решить, так ли необходима сильная детализация для любительской съемки.

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.

Магия постобработки

Сухие характеристики камер смартфонов, конечно, путают и пугают. А самая главная проблема заключается в том, что понять исключительно по этим цифрам, как будет снимать камера смартфона, нереально.

Помимо самой системы объективов и сенсоров вокруг камеры есть ещё обвязка из процессора обработки изображений и ПО постобработки — алгоритмов, анализирующих полученные данные и применяющих различные фирменные улучшайзеры. В итоге у компаний, использующих одни и те же сенсоры, из‑за разных систем постобработки могут получаться абсолютно разные изображения.

У каждого производителя свой подход к цветопередаче и анализу границ предметов. Каждая компания использует различные фишки и технологии для того, чтобы получить в итоге такое изображение, которое соответствует их чувству прекрасного. Некоторые бренды используют машинное обучение для правильного определения предметов в кадре и того, как они в идеале должны выглядеть, и это всё тоже входит в обработку.

Возьмём простой пример среди достаточно популярных смартфонов. У Realme 7 Pro и Samsung Galaxy M51 основные камеры построены на одних и тех же сенсорах — Sony IMX682. Это 64‑мегапиксельный сенсор, работающий по системе объединения субпикселей Quad Bayer и выдающий изображение разрешением в 16 Мп (но также способный работать и в полноразмерном режиме). Несмотря на то что сенсоры у них одинаковые, сами изображения получаются совершенно разными.

Изображение: Realme, Samsung

Цветопередача Samsung при дневном освещении более сочная, яркая, хоть и без излишней перенасыщенности. Фотографии с Realme 7 Pro получили чуть более мягкую и реалистичную гамму, но иногда в них теряются границы мелких деталей, например отдельных травинок, снятых относительно далеко.

Как работает постобработка изображений на конкретном телефоне, нельзя понять по характеристикам. Здесь помогут только обзоры профессионалов с тестовыми фотографиями, снятыми в различных режимах.

Объектив

На сенсор фотокамеры попадает свет, который проходит через линзу объектива. Соответственно, качество изображения очень сильно зависит от оптики объектива. На сегодняшний день компания Zeiss является ведущим производителем оптики для смартфонов и зеркальных фотокамер. Смартфоны Nokia 8 оснащены линзами Zeiss.

:/>  Как изменить значок папки в Windows 10

Линза фотокамеры имеет определенную апертуру, которая описывает количество света, которое может пройти через фотообъектив. То есть, линза с апертурой F/1.7, как на смартфоне Galaxy Note 8 или OnePlus 5T пропускает больше света, чем объектив с апертурой F/2.2.

Объективы

Немалое влияние на качество изображения оказывают используемые объективы. Они состоят из линз — прозрачных пластинок с определёнными оптическими свойствами. Основная функция линзы — правильным образом исказить попадающий на неё луч света. Тип искажения зависит от формы пластины.

Объективы чаще всего состоят из нескольких линз, поскольку одной недостаточно. Между собой чередуются выгнутые и вогнутые линзы разной плотности. Их правильный подбор и расположение в объективе влияют на чёткость изображения и контрастность. С кривыми линзами можно получить оптические искажения.

В современных смартфонах модули камер состоят из нескольких объективов, у каждого из которых свой сенсор, подходящий под определённую задачу. Чаще всего это стандартный, широкоугольный и макрообъектив. При этом нельзя сказать, что смартфоны с несколькими объективами снимают заведомо лучше, чем с одним: это зависит от реализации конкретного устройства.

Процессор фотокамеры (isp)

Фотосенсор отправляет информацию об изображении в процессор фотокамеры (ISP – image signal processor). В ISP изображение подвергается серии обработок, которые направлены на улучшение качества фотоснимка. Для того, чтобы не отнимать вычислительной мощности у центрального процессора смартфона, ISP выполнен в виде отдельной микросхемы.

Известно, что в смартфонах Apple используется один из самых мощных ISP. Другим хорошим ISP считается Qualcomm на чипсете Snapdragon 835.

Таким образом, на качество изображения, помимо количества мегапикселей, влияют сенсор, качество оптики и мощность ISP. Конечно существуют и другие факторы. Однако, их рассмотрение выходит за рамки данной статьи.

Разрешение и частота кадров видео

Разрешение видео показывает, сколько пикселей будет содержаться в одном кадре. А частота кадров — сколько таких кадров в секунду будет снято.

С ростом пикселей улучшается детализация и чёткость изображения. С увеличением частоты кадров уменьшается эффект размытия, видео выглядит чётче и лучше воспринимается человеческим глазом. Более того, видео, снятое с высокой частотой кадров, затем можно замедлить до привычных 24 кадров в секунду и получить интересный эффект слоу‑мо.

Стоит ли гнаться за большим количеством мегапикселей

Пиксели на фотографииПрофессионалы 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.

Фокусное расстояние и апертура

Чем ниже фокусное расстояние, тем выше угол обзора объектива, и наоборот — объективы с высоким фокусным расстоянием снимают далеко, но при этом с малым углом обзора.

Апертура показывает, сколько света попадает на сенсор камеры через линзу. У большинства смартфонов апертура фиксированная, она представляет собой соотношение фокусного расстояния к размеру входного отверстия камеры.

Чем больше света попадает на сенсор и чем больше входное отверстие камеры, тем меньше глубина резкости, то есть в фокусе будет только объект съёмки, а фон за ним будет размыт.

Чтобы увеличить глубину резкости, нужно уменьшить входное отверстие, правда, с этим понизится и яркость. В смартфонах это чаще всего достигается программным образом. Однако в современных устройствах используются модули с несколькими объективами — с линзами разных размеров, разными фокусными расстояниями и апертурами. Поэтому вместо того, чтобы полагаться на программную обработку, можно переключаться между объективами.

Изображение: HTC

Сегодня смартфоны оснащены продвинутыми системами автоматической фокусировки. Например, в технологии PDAF часть точек на сенсоре камеры используется в качестве фокусных. Два находящихся рядом пикселя расположены так, что один из них воспринимает световой поток, идущий сверху, а другой — снизу, и система корректирует фокусировку в том случае, если на пиксели падает разное количество света.

Система фокусировки Sony 2×2 OCL. Изображение: Sony

Также есть лазерная и автофокусировка, основанная на контрастности. Некоторые компании используют в камерах технологии, которые позволяют фокусироваться на конкретных объектах в кадре, например распознают лица и делают их более чёткими.

Фотосенсор

Фотосенсор воспринимает изображение, которое собирается и фокусируется объективом. Если говорить простым языком, то сенсор преобразует изображение в электрические сигналы. Сенсор характеризуется такими понятиями, как разрешение (мегапиксели), светочувствительность ISO, качество цветопередачи и другими.

Сенсоры с высокой светочувствительностью позволяют снимать при низком уровне освещения. Однако, при съемке с высоким ISO на изображении могут появляться шум, пятна и зернистость. Качественный фотосенсор позволяет получать снимки с меньшим шумом.

Одним из главных производителей фотосенсоров является компания Sony. Сенсоры этой компании установлены в смартфонах Google Pixel 2 и Pixel 2 XL. Фотокамеры этих смартфонов признаны одними из лучших на сегодняшний день. Смартфон Samsung Galaxy Note 8 также оборудован фотосенсором Sony. Фотокамеры указанных устройств позволяют получать хорошие фотоснимки при низкой освещенности.

Оставьте комментарий

Adblock
detector