Мегапиксели: что это такое и сколько вам достаточно?

Невозможно читать о магазинах фототехники, не сталкиваясь с терминами «пиксели» и «мегапиксели». В наши дни большинство камер имеют 20 мегапикселей (МП) и более, а есть и гигантские модели, достигающие 100 мегапикселей. Я до сих пор помню, как в подростковом возрасте заходил в магазины фототехники и видел дорогие модели всего с 2 мегапикселями; возможно, через пятьдесят лет все будут переходить на 600 мегапикселей. Так что же такое пиксель и сколько их вам на самом деле нужно?

Что такое пиксели (и мегапиксели)?

Пиксель — это просто наименьшая видимая единица, из которой состоит цифровое изображение. Другими словами, цифровое изображение состоит из миллионов крошечных цветных квадратиков, и каждый из этих квадратиков представляет собой отдельный пиксель.

Также говорят , что сенсор камеры содержит пиксели. В этом контексте пиксель обозначает количество светочувствительных участков (фотосайтов) на сенсоре. Фотосайты — это отдельные сенсорные области, которые улавливают свет, который затем преобразуется в пиксели программным обеспечением.

Пиксели также используются в качестве единиц измерения разрешения камеры . Например, камера Fuji X-T4 создает изображение с разрешением 6240 x 4160 пикселей, то есть изображение имеет длину 6240 пикселей и ширину 4160 пикселей. Это дает в общей сложности 25 958 400 пикселей. Поскольку это число довольно велико и с ним сложно работать, лучше использовать мегапиксели . Один мегапиксель — это просто один миллион пикселей. Следовательно, разрешение камеры X-T4 составляет приблизительно 26 мегапикселей.

Общее количество пикселей против эффективного количества пикселей

Общее и эффективное количество пикселей — одни из самых важных характеристик, которые нужно понимать при выборе камеры. Допустим, ваши друзья отменили вашу вечеринку по случаю дня рождения. Что же делать в такой ситуации? Конечно же, проверить характеристики камеры на сайте B&H! Одного лишь знания того, что Canon R5 записывает видео DCI 8K со скоростью до 1300 Мбит/с, достаточно, чтобы почувствовать, что вам вообще не нужен день рождения.

Но если присмотреться, можно обнаружить нечто, способное испортить ваш спокойный вечер. Почти каждая камера отображает два разных значения количества мегапикселей: фактическое (или общее) количество мегапикселей и эффективное количество мегапикселей . Так в чем же разница между этими двумя значениями?

Наиболее важным показателем для фотографов является эффективное количество мегапикселей . Это число мегапикселей, которые будут отображаться на вашем изображении в полном размере при открытии в программе для обработки RAW-файлов или при экспорте JPEG-файла в максимальном размере.

Например, камера Panasonic G9 имеет заявленное эффективное разрешение 20.3 мегапикселя. Но как насчет фактических 21.8 мегапикселей G9? Можно ли разблокировать эти скрытые пиксели за скромную цену в 329.95 долларов, чтобы получить более высокое разрешение? К сожалению, нет. Вместо этого эти пиксели расположены на краю сенсора, за пределами области захвата изображения. Почему на краю сенсора есть дополнительные пиксели? Есть две основные причины.

1. Первая причина: Понимание принципа работы цветовых датчиков.

Первая причина кроется в природе цветовых датчиков. Например, датчик Байера, используемый почти во всех цветных цифровых камерах, является прекрасным примером. Этот датчик использует отдельные фотоэлектрические элементы для захвата красного, зеленого и синего света:

Если вы снимаете в формате RAW (что рекомендуется), ваши программы для редактирования RAW-файлов объединяют эти данные с помощью процесса, называемого дебайеризацией, чтобы получить изображение, которое вы видите при открытии RAW-файла. Если вы снимаете в формате JPEG, этот процесс выполняется камерой.

Однако, если количество фотонных ячеек будет ограничено желаемым конечным числом пикселей, то на краях не будет достаточно ячеек для точного захвата информации о цвете. Например, это иллюстрирует, что происходит при попытке рассчитать значения цвета, используя только пиксели на краях:

В примере справа показано 16 цветных фотоэлементов (4x4). Обычно значение каждого пикселя вычисляется с использованием четырех фотоэлементов. Однако в конце ряда для четвертого пикселя в этом ряду доступны только два фотоэлемента. Поэтому для получения сетки из 4x4 пикселей на итоговом изображении фактически необходима сетка из 5x5 фотоэлементов, чтобы гарантировать, что каждый из 4x4 пикселей имеет полную информацию о цвете. (Я немного упростил этот процесс. В реальности на этапе декодирования цвета обычно используется более совершенный алгоритм, чем тот, который я только что описал.)

2. Вторая причина: нежелательный уровень отключения электроэнергии и слабый сигнал.

Однако этих дополнительных пикселей по краям недостаточно, чтобы объяснить все остальные пиксели. На самом деле, в большинстве камер пиксели полностью блокируются от света! Можно представить их как пиксели, покрашенные в черный цвет. Это так называемые оптически черные пиксели . Зачем на сенсоре камеры нужны пиксели, которые вообще не могут воспринимать свет?

К сожалению, даже в полной темноте датчик камеры всё равно генерирует сигнал (известный как тёмный сигнал ), который преобразуется не в чистый чёрный цвет. Это нежелательно; очевидно, вы хотите, чтобы чёрный цвет отображался как чёрный.

Это можно частично компенсировать, используя эти черные пиксели визуально. Считывая сигнал, генерируемый этими пикселями, камера может применить коррекцию ко всему изображению.

Эта коррекция обычно выводится из модели, основанной на температуре, которая оценивается по количеству черных пикселей. На практике , чем выше температура сенсора камеры, тем больше нежелательного сигнала (шума) он производит, и камера компенсирует это, добавляя больше пикселей.

Аналогичный метод используется для шумоподавления при длительных выдержках, когда для уменьшения шума вручную или с помощью камеры захватывается темный кадр . К сожалению, не все типы шума от черных пикселей (даже от горячих пикселей) оптически предсказуемы, поэтому вычитание темного кадра по-прежнему полезно для длительных выдержек.

Сколько мегапикселей вам действительно нужно?

Рассмотрев замысловатые и сложные детали пикселей, перейдем к интересному вопросу: сколько мегапикселей вам нужно? Ответ: как минимум 100 мегапикселей; все, что меньше, может привести к взрыву Вселенной.

Ладно, шутки в сторону, сколько мегапикселей действительно достаточно? Стоит ли покупать 45-мегапиксельную камеру вместо 24-мегапиксельной? На эти вопросы можно ответить, рассмотрев два момента: какой формат изображения вы используете для конечного результата и насколько вам нужно кадрировать? Давайте рассмотрим эти два момента подробнее.

1. Каков ваш окончательный результат?

Если вы в основном демонстрируете свои изображения в интернете, вам вообще не понадобится большое количество мегапикселей. Например, для отображения 4K-изображения достаточно 8.3 мегапикселей. Для 8K-изображения, напротив, требуется 33.2 мегапикселя. Очень немногие люди владеют дисплеями с таким высоким разрешением, но они становятся все более распространенными, поэтому помните о 33 мегапикселях, если хотите создавать 8K-обои для рабочего стола, а также учитывайте, как размер сенсора влияет на конечное качество.

Печать — ещё один отличный способ продемонстрировать свою работу, и для этого обычно требуется большее количество мегапикселей, особенно при больших размерах отпечатков. Для просмотра с близкого расстояния большинство экспертов рекомендуют печатать с разрешением 300 пикселей на дюйм (ppi). Что это значит? Это значит, что каждый дюйм вашего отпечатка должен содержать 300 пикселей. Это не строгое правило; если у вас 270 ppi, ваш отпечаток будет выглядеть отлично. Итак, сколько мегапикселей вам нужно для печати? Просто взгляните на эту таблицу, в которой показаны некоторые распространённые большие размеры отпечатков:

Размер шрифта (дюймы)	Разрешение 300 пикселей на дюйм.	Мегапиксели при 300 пикселях на дюйм	Разрешение 250 пикселей на дюйм.	Мегапиксели при 250 пикселях на дюйм
8 х 10	2400 х 3000	7.2 М.П.	2000 х 2500	5.0 М.П.
12 х 18	3600 х 5400	19.4 М.П.	3000 х 4500	13.5 М.П.
16 х 24	4800 х 7200	34.6 М.П.	4000 х 6000	24.0 М.П.
24 х 36	7200 х 10,800	77.8	6000 х 9000	54 М.П.
32 х 48	9600 х 14,400	138.2 М.П.	8000 х 12000	96 М.П.

Как видите, количество мегапикселей, необходимых для печати, становится огромным по мере увеличения размера отпечатка. Означает ли это, что любой, кто хочет делать большие отпечатки, должен немедленно купить фотоаппарат Fuji GFX 100S, игнорируя недостатки чрезмерной озабоченности оборудованием? Не совсем. Количество необходимых мегапикселей также зависит от вашего типичного расстояния до объекта съемки, и это не обязательно означает, что вам нужно тратить целое состояние; вы можете начать фотографировать и с ограниченным бюджетом.

Человеческое зрение позволяет изображениям с низким разрешением выглядеть идеально четкими при просмотре с большего расстояния. В частности, если вам требуется примерно 300 PPI на определенном расстоянии, то удвоение этого расстояния уменьшит потребность до 150 PPI. Перемещение изображения на расстояние, вдвое превышающее требуемое, приведет к уменьшению количества мегапикселей в четыре раза.

Поскольку большие отпечатки обычно не рассматривают крупным планом, я составил более реалистичную таблицу требований к пикселям:

Размер шрифта (дюймы)	ПНД	Точность	Мегапиксели
8 х 10	300	2400 х 3000	7.2 М.П.
12 х 18	260	3120 х 4680	14.6 М.П.
16 х 24	220	3520 х 5280	18.6 М.П.
24 х 36	200	4800 х 7200	34.6 М.П.
32 х 48	180	5760 х 8640	50 М.П.

Эта таблица основана на моих личных предпочтениях и размышлениях о том, где бы я разместил в своем доме отпечатки разных размеров. Другими словами, она очень научна и неоспорима, далека от какой-либо одержимости оборудованием. (Ну, по крайней мере, это хорошая отправная точка.)

Необходимый уровень разрешения также зависит от носителя печати и тематики изображения. Изображение с большим количеством мелких деталей , таких как перья, будет выглядеть хуже, если эти детали размыты, по сравнению с изображением лица человека при том же разрешении.

Исходя из этих соображений, я рекомендую следующее: если вы предпочитаете, чтобы ваши отпечатки были не больше 16 x 24 дюймов, подойдет практически любой современный сенсор (поскольку начальное разрешение современных камер обычно составляет не менее 20 Мп). Это означает, что подойдет любая современная камера Micro Four Thirds, камера с сенсором APS-C или полнокадровая камера с низким разрешением.

Даже если вам немного не хватает разрешения, необходимого для печати конкретного изображения с желаемым показателем PPI, вы можете использовать программные методы, которые выполняют расширенное масштабирование. Некоторые камеры, например Panasonic GH6, также имеют режимы «сдвига пикселей» или режимы высокого разрешения, подходящие для определенных целей и обеспечивающие большую точность. Например, моя камера Panasonic G9 имеет режим «сдвига пикселей», который создает RAW-изображение с разрешением 80 Мп, что хорошо работает, если все объекты в кадре идеально неподвижны.

С другой стороны, если вам нужно печатать фотографии размером 24x36 дюймов или больше, у вас будет больше свободы с полнокадровым сенсором высокого разрешения, например, таким, как в камерах Nikon Z7 , Canon R5 или Sony A1. Даже полнокадровые камеры с более высоким разрешением, такие как 61-мегапиксельная Sony a7R IVA, являются отличным выбором для тех, кому нужно делать большие отпечатки.

А если ни один из этих вариантов вам не подходит, Fuji GFX 100S — это потрясающая камера.

2. Какой вид резки вам нужен?

Второй важный момент — кадрирование, которое в некоторых случаях неизбежно. Например, как фотограф дикой природы, я часто кадрирую снимки, потому что подобраться близко ко всем видам непросто. Кадрирование также распространено в макросъемке, где размер объекта на изображении часто ограничен максимальным увеличением макрообъектива.

Поэтому фотографам, которым требуется значительная кадрировка, я рекомендую камеры с большим количеством мегапикселей, такие как Canon R5, а не с меньшим, например, Canon R6. Как видно из приведенной выше таблицы печати, разрешение Canon R5 в 45 мегапикселей предоставит значительно больше возможностей для печати. ​​Даже после кадрирования в 1.5 раза разрешение Canon R5 в 45 мегапикселей все равно составит примерно 20 мегапикселей, в то время как разрешение Canon R6 в 20 мегапикселей составит около 8.9 мегапикселей.

В качестве альтернативы, если вы используете достаточно длиннофокусный объектив, вы можете «кадрировать» изображение, используя камеру с кроп-матрицей, например, Micro Four Thirds или APS-C. Большинство таких камер имеют максимальное разрешение около 16 или 24 мегапикселей, но благодаря кроп-фактору вы можете разместить на удаленном объекте значительно больше пикселей, чем это может сделать обычная полнокадровая камера.

В качестве заключительной причины для покупки камеры с большим количеством мегапикселей нельзя отрицать, что рассматривание пикселей — очень расслабляющее занятие. Эти дополнительные пиксели могут доставить неожиданное визуальное удовольствие и оказать терапевтический эффект.

Заключение

Пиксель — это строительный блок изображения, и, как правило, чем больше пикселей, тем лучше. Но действительно ли вам нужно максимальное количество? К счастью, современным фотографам очень повезло с их камерами ; у большинства из них достаточно пикселей, чтобы справиться практически с любой задачей. Для очень больших отпечатков и кадрирования большее количество пикселей, безусловно, оправдано, поэтому камеры с разрешением 40-60 мегапикселей могут быть очень полезны. Однако даже 20-мегапиксельная камера может создавать очень большие и красивые отпечатки, и меньшее количество пикселей не должно отпугивать вас от достижения превосходных результатов. С нетерпением жду ваших комментариев о том, является ли 100 мегапикселей оптимальным уровнем для фотографии!