Разрешение. Мегапиксели. Дифракция.

Очень часто можно слышать в качестве достоинств камеры фразу "высокое разрешение". Что это такое и важно ли оно на самом деле?

• Во-первых, сразу отделим понятие "разрешение" от понятия "количество мегапикселей", о котором твердят рекламные буклеты и маркетологи - эти две величины уже давно никак не связаны. Раньше, когда матрицы были дорогими и малопиксельными (1-3Мп), это число имело значение и влияло на реальное разрешение. Сейчас, когда меньше 8Мп уже трудно найти, про число мегапикселей смело можно забыть и не принимать его во внимание (имеется в виду бытовое и любительское применение, разумеется)- считайте что мегапикселей в любом случае ДОСТАТОЧНО.

• Во-вторых, "настоящее" разрешение, о котором любят спорить на форумах и показывать различные циферки в линиях на кадр, довольно сильно зависит от параметров внутрикамерной обработки, которые, увы, принципиально разные у всех камер. В итоге с помощью коррекции настроек камеры или даже фотошопа можно превратить "резкую" камеру в "мыльную" и наоборот. Подробнее об этом можно почитать в старой версии статьи "Разумно о фото". На практике в большинстве камер известных производителей разрешения, также как и мегапикселей, вполне достаточно, т.е. оно не является существенной проблемой при любительском использовании (по сравнению, например, с хроматическими аберрациями, виньетированием, шумами и т.п.).

• В-третьих, аппараты с маленькой матрицей и большими мегапикселами подстерегает ещё одна напасть - дифракция. Из-за волновой природы света строгие "точки" геометрической оптики размываются в дифракционные пятнышки. Характерный размер этих пятнышек в микронах - A/2 (более строго - длина волны*A*коэффициент порядка единицы, зависящий от критерия разрешимости, можете поискать в Сети по фразе "пятно Эйри"). Напомню, что А - значение диафрагмы. Оценим по порядку величины эффективное количество разрешаемых мегапикселей для матрицы, в Kf раз меньшей "плёночного" кадра. Поделим просто её на квадратики со стороной A/2. По короткой стороне влезет (24*1000/Kf)/(A/2) таких квадратиков. По длинной - в полтора раза больше. Перемножив и поделив на миллион, получим 3456/(Kf*A)**2 мегапикселя. В знаменателе в квадрате Kf*A - вновь эффективная диафрагма! Лишнее подтверждение того, что на "внешний" результат "обычная" диафрагма не влияет, являясь "внутренним делом" камеры. Поскольку сама оценка пятна Эйри грубая, оставим N=3400/Aэфф**2. Очевидно, что на реальных матрицах мы увидим дифракцию при N порядка 10Мп (характерный размер нынешних матриц в пикселях), что даёт Аэфф=18. Для бюджетных зеркалок это соответствует А~11, а для большинства компактов с матрицами 1/2,5-1/2,3" - А~3, что уже равно светосиле! Таким образом, дальнейшее увеличение мегапикселей на маленьких матрицах уже упирается в дифракционный предел и никак не повлияет на разрешение даже с идеальной оптикой! Да и сейчас на компактах полностью использовать текущие мегапиксели могут только лучшие объективы на своём светосильном конце при полностью открытой диафрагме.

• Из предыдущего пункта легко объясняется ограничение сверху диафрагменного числа Аэфф значением порядка 45 - при нём "дифракционное разрешение" составляет порядка 1,6Мп. Следующая ступенька (64) дала бы уже 0,8Мп, что маловато даже для интернета, не говоря уже про печать фотографий. Именно поэтому в аппаратах с матрицей 1/2,5" диафрагму не прыкрыть до значения более 8,0... В связи с цифрами Nдиф=1,6Мп при Аэфф=45 и Nдиф=3,3Мп при Аэфф=32 посмотрите ещё раз внимательно, новым взглядом, на "диаграмму Афанасенкова", в район красного прямоугольничка. Вы всё ещё верите фразам из рекламного проспекта про "небывалое разрешение новой матрицы в 15мегапикселей, специально разработанной для нового, небывало резкого 18х-объектива Лейка"? Тогда мы идём к вам! :)

RAW и JPG - в чём разница

На самом деле все цифровые камеры снимают в RAW, просто не все его отдают наружу. RAW - это просто оцифрованный сигнал яркости с каждого сенсора, прошедший лишь предварительную (калибровочную) обработку firmware камеры (исправление отклонений ДАННОЙ матрицы от среднестатистической, иногда - "софтовый ремонт"(ремаппинг) битых пикселей). Это чёрно-белый массив данных, не всегда даже совпадающий по координатам с конечной картинкой (особенно в случае SuperCCD и им подобных). Дальше у этой информации два принципиально разных пути. Она либо записывается на флеш-память в файл *.CRW (*.NEF, *.CR2, *.PEF и т.п., далее, для простоты просто "RAW-файл"), либо (в большинстве случаев) поступает в процессор фотоаппарата на обработку. Процессор делает следующие вещи (не обязательно в указанном порядке):

• интерполирует RGB цвета конечных точек изображения из сигналов окружающих сенсоров всех цветов;

• применяет алгоритмы шумоподавления, в т.ч. "интеллектуальные";

• применяет цветокорректировку в соответствии с настройками Баланса Белого;

• применяет цветокорректировку в соответствии с настройками контраста и насыщенности;

• применяет шарпинг (или блюринг) в соответствии с установками шарпа.

• конвертирует результат в 8-битный цвет;

• преобразует значения в заданное цветовое пространство;

• сжимает результат в JPEG.

И лишь затем полученный файл попадает на флеш-карту.

Что делают фотографы с RAW-файлами? Да то же самое и делают, только на компьютере и с возможностью выбрать разные режимы и даже разные алгоритмы. Т.е. сама по себе потеря данных, обязательно происходящая при таком количестве преобразований, не страшна, ибо она всё равно неизбежна. Страшны возможные ошибки и неоптимальные настройки. Т.е. если в камере стоит неоптимальный режим шарпа-контраста-коррекции, неверный для данного случая баланс белого и т.п., то исправление "неправильного" JPEG-а в фотошопе может привести уже к довольно значительным дефектам. В случае обработки на компьютере мы всегда можем "переиграть" всё сначала и так или иначе найти оптимальный режим, сведя потери к минимуму. Отсюда вывод - если камера позволяет снимать в RAW - это хорошо, полезно и удобно. Не нужно тратить время на подбор настроек того же баланса белого во время съёмок - экономится ценное время.

На этом главу про RAW можно и завершить, ибо за прошедшие с выхода первой статьи годы рынок фотокамер заметно сегментировался и унифицировался, формат RAW можно найти теперь в достаточно узких сегментах рынка, в итоге он практически не влияет на выбор камеры. Поясню чуть подробнее. В зеркальных камерах RAW был есть во всех, но у них и без него более чем достаточно достоинств. В недорогих компактах он исчез полностью, в истинно компактных - тоже. Из незеркальных камер он остался в крайне сомнительном классе "супер-незеркалок" - навороченных дорогих (иногда дороже младшей зеркалки) мыльницах типа CANON PowerShot G10 и т.п., которые и по размеру уже почти зеркалка, и по цене, но, увы не по основным съёмочным параметрам (размер матрицы и скорость фокусировки). Бесспорно, среди мыльниц они реально лучшие - но зачем за такие деньги покупать мыльницу???