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:
| Устройство | Разрешение | Количество мегапикселей |
|---|---|---|
| Кнопочный телефон | до 240×320 | до 0,1 Мп |
| iPhone 4 | 640×960 | 0,6 Мп |
| Дисплей ноутбука (типичный на 2011 г.) | 1366×768 | 1 Мп |
| Отдельный монитор для компьютера (типичный на 2011 г.) | 1680×1050 | 1.7 Мп |
| Телевизор NTSC | 640×480 | 0,3 Мп |
| Телевизор HDTV | до 1920×1080 | до 2 Мп |
| Apple iPad 3 | 2048×1536 | 3.1 Мп |
| Macbook Pro с Retina-дисплеем | 2880×1800 | 5.2 Мп |
Печать фотографий
От количества мегапикселей зависит размер и разрешение фотоснимков.
| Желательный размер отпечатков (см) | Приемлемое разрешение (количество мегапикселей) | Предпочтительное разрешение (Количество мегапикселей) |
|---|---|---|
| 6×9 | 640×480(0,3 Мп) | 1024×768 (0,8 Мп) |
| 9×12 | 1024×768 (0,8 Мп) | 1600×1200 (1,9 Мп) |
| 10×15 | 1024×768 (0,8 Мп) | 1712×1200 (2 Мп) |
| 13×18 | 1152×864 (1 Мп) | 2048×1536 (3,1 Мп) |
| 20×30 | 1600×1200 (1,9 Мп) | 2272×1704 (3,9 Мп) |
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.
Почему в камерах смартфонов много пикселей: польза или маркетинг
Содержание
Содержание
В век цифровых технологий все компании в мобильной индустрии придерживаются девиза 3 Б «больше, быстрее, безрамочнее». Процессоры становятся более производительными и энергоэффективными, уже выходя за рамки гаджетов. Площадь экрана все увеличивается и увеличивается, покрывая всю лицевую часть и стремится к заветным 100 %, а в случае Xiaomi Mi Mix Alpha выходит за рамки фронтальной части смартфона, переходя на корпус.
Вот и мегапикселей в камерах все больше и больше, как, впрочем, и самих модулей. Есть ли польза от такого количества пикселей или же это всего лишь маркетинг? На данный момент уже есть модули на 48 Мп, 64 Мп, 108 Мп и даже готовится на 150 Мп от Samsung. Но такие значения характерны для бюджетных и среднеценовых смартфонов. В премиальном сегменте больше 48 МП у камер вы не встретите. Исключениями являются Huawei P 40 Pro с 50 МП и Samsung S 20 Ultra с 108 МП, что наводит на мысль: а почему во флагманах нет таких «крутых» фотомодулей?
Общие понятия о характеристиках камер
Разрешение камеры
Разрешение камеры измеряется в пикселях (точках). Чем больше мегапикселей, тем больше деталей будет на фотографии, это хорошо проявляется при увеличении фото — четкость и детализация будут возрастать. При увеличении Мп в сенсоре должна либо возрастать площадь матрицы, либо должно быть сокращения размера пикселя.
Размер объектива
Чем больше размер объектива, тем больше света он может физически пропустить через себя. Не стоит забывать про качество исполнения линз, если их прозрачность далека от идеала и элементы недостаточно подогнаны, хороших фотографий можно не ждать.
Зум — способность фотокамеры увеличивать изображение во время съемки с предварительной фокусировкой. Существует два вида зума: цифровой (софтверный) и оптический.
Стабилизация изображения
Так же как и зум, стабилизация бывает цифровой и оптической. Цифровая стабилизация считается программной, а вот оптическая приводится в действие с помощью маленьких гироскопов, которые физически перемещают объектив камеры во избежание каких-либо движений, это и обеспечивает снимок высокой четкости.
Матрица
Матрица — это ряд светочувствительных фотодиодов с нанесенным на них тончайшим фильтром. Размер матрицы напрямую влияет на количество пропускаемого света, это ведь важно для качества изображения, опять же чем больше света способна пропустить матрица, тем качественней будет конечная фотография.
Диафрагма
Говоря по-простому, диафрагма — это «отверстие в объективе», которое пропускает свет в матрицу. Диафрагма регулирует световой поток, что дает возможность изменять глубину резкости. Чем ниже данный показатель, тем лучше детализация фотографии в темноте и выше скорость съемки.
Иногда производители камер для смартфонов интегрируют переменную диафрагму, например, Samsung S9 и S9+. Это должно было хорошо сказаться на фотографиях, но оказалось — при маленькой матрице переменная диафрагма попросту лишняя и маркетинговая уловка.
Дополнительные модули
Существует несколько видов: широкоформатный (ширик), телеобъектив (телевик), черно-белый, цветной и с эффектом боке.
Программное обеспечение
Софтверная часть занимает львиную долю работы с фото, поскольку уже не единожды смартфоны Google Pixel с одним 12 МП модулем доказали, что качественную картинку можно получить с помощью анализа и подбора оптимальных настроек. Именно ПО позволяет максимально раскрыть потенциал камеры.
Bayer
На сегодняшний день известно несколько основных структурированных технологий размещения светофильтров пикселей в камере: Bayer, Quad Bayer, TetraCell и NanoCell.
NonaCell в камерах от Samsung не путать с Nanocell от LG в телевизорах.
Bayer — это двумерный массив цветофильтров, покрытых фотодиодами матрицы. В классическом фильтре Байера применяются светофильтры трех основных цветов RGB. Как видно на первом рисунке, количество зеленого цвета больше, чем у красного и синего цветов. Также разрабатывались другие светофильтры, но данный фильтр Bayer широко распространен.
Принцип работы светофильтра Bayer
Quad Bayer/Tetracell
Quad Bayer — это структура размещения светофильтров пикселей в модуле камеры и разбивание пикселя на группы по четыре субпикселя. То есть соседние субпиксели в квадрате 2х2 накрываются общим светофильтром RGB, а точнее — GR-GB.
Принцип работы Quad Bayer
Quad Bayer/TetraCell — удешевляет процесс производства модулей камер для смартфонов благодаря «разбивке» пикселей и их группировке под одним большим покрытием, что ведет к увеличению разрешения. Если бы производитель хотел «честные» 48 мегапикселей, то ему бы пришлось утончать тех процесс, а тут всего лишь используется тоже самое покрытие в 12 мегапиксельной версии.
Quad Bayer это термин активно используемый в камерах Sony, TetraCell тоже самое только от Samsung.
Но все таки имеются и плюсы данных технологий:
Это работает только при хорошей оптимизации и, зачастую, во флагманских устройствах.
Nonacell
Отдельного упоминания стоит NonaCell от компании Samsung. Этот тот же Bayer, только с формированием группы субпикселей 3х3. Данная структура будет применяться в 150 МП модулях камер, но пока неизвестно, будут ли улучшения по сравнению с предшественником.
Сравнение Tetracell и Nonacell
На этой картинке виден изначальный размер субпикселя 0,8µm, на Tetracell 2х2-1,6µm и Nonacell 3х3-2,4µm. Так же идет «искусственное» увеличение пикселей, не ведущее к заметному повышению качества изображения.
NonaCell — это усовершенствованная версия Tetracell, формирующая группы 3х3 субпикселя.
Специфика камер со структурой Quad Bayer/Tetracell/Nonacell делает их интересным решением на рынке сенсоров. Как говорилось выше, данные структуры хорошо себя показывают при достаточной освещенности, в темное время суток, также при однокадровом HDR, который позволяет уменьшить время съемки. Но все это работает только при условии качественного ПО, что доказывают 12 МП модули флагманов «яблочка» и «корпорации добра».
Так уж повелось маркетологи приучили нас мерить качество фотографий мегапикселями и это выливается в хорошую картину: 48 МП = 12 МП, 64 МП= 16 МП, 108 = 27 МП, а 150 МП = 16,6 МП.
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.
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.