Výrobci digitálních fotoaparátů mezi sebou soupeří o zákazníka pomocí snadno porovnatelných parametrů. Ti, kteří se v problematice digitální fotografie příliš neorientují, tak často vybírají přístroj podle počtu megapixelů, které dokáže fotoaparát zaznamenat. A výrobci se předhánějí, kdo nabídne vyšší rozlišení.
Jenže vyšší rozlišení může paradoxně znamenat nižší obrazovou kvalitu. Více pixelů při zachování velikosti čipu totiž často způsobuje větší šum, který výslednou fotografii nepříjemně degraduje. Více megapixelů na malém čipu (většina kompaktů má velmi malý čip o ploše pouhých 28 mm2) ještě více znásobí vliv nekvalitní optiky a na snímku se objeví různé obrazové vady.
Problémů může být více. Souvisejí většinou s přílišnou "hustotou" pixelů na čipu, ani relativně dobrá optika nestačí na tak jemnou kresbu. Nemluvě o tom, že málokdo skutečně potřebuje fotografovat fotky s rozlišením 14 megapixelů - pro běžný tisk postačí i polovina.
"Je třeba si rozmyslet, co od fotoaparátu potřebuji," nabádá fotograf Filip Láb. "Kompakty bych bral jako zápisníčky do rodinného alba." Stačí podle něj bohatě 10 Mpix, klidně i méně. A pokud potřebujete více megapixelů (například kvůli tisku), vyplatí se sáhnout po fotoaparátu s větším čipem, třeba zrcadlovce nebo fotoaparátu s vyměnitelnými objektivy. U kompaktů se pak vyplatí hledět při jeho výběru nejen na rozlišení, ale i na poměr rozlišení a velikosti čipu.
- Bitva o megapixely (a o zákazníka)
- Optika kompaktů je často limitujícím prvkem
- Šum stoupá spolu s vyšším počtem pixelů na malém čipu
- Užitečným parametrem je hustota pixelů na čipu
- Difrakce - fyzikální limity užitečného počtu pixelů
- Budoucnost - užitečné funkce, nebo nová číselná bitva?
Jsme zvědaví, zda skutečně válka megapixelů konečně skončí. A pokud ano, zda ji vystřídá honba za reálně kvalitnějšími fotografiemi, lepším dynamickým rozsahem a příjemnějším ovládáním. Nebo zda si výrobci najdou nový číselný parametr, a soutěž začne nanovo...
Bitva o megapixely - počet stoupá, co kvalita?
Skok od jednomegapixeloveho fotoaparátu ke dvou- a trojmegapixelu byl obrovský a otevřel fotografům nové možnosti tisku i úprav. Foťák s pěti až šesti megapixely na čipu a dobrým objektivem pak umožnil i fotografům začátečníkům produkovat relativně kvalitní fotografie, tisknutelné i na 13x18 cm.
Jenže růst počtu megapixelu na miniaturním čipu se nezastavil. Dnešní kompakty za tři tisíce korun nabízejí nerozhodným zákazníkům "jasné vodítko", podle čeho se rozhodnout: 14 Mpix je přece lepší, než 7 Mpix. Jenže tahle úměra vůbec nemusí platit, což ostatně přiznávají i výrobci fotoaparátů. Malé čipy s obrovským množstvím pixelu naráží na fyzikální omezení daná podstatou zpracování digitálního obrazu. "Megapixelová válka" se tak stává spíše marketingovým blafem.
|
Více megapixelů často vůbec nepotřebujeme "Z praktického hlediska je zvyšování megapixelů především marketingový tah," míní námi oslovení odborníci z ČVUT. Pro zajímavost: obrazovka, na které si fotografie prohlížíme, má obvykle pouze jeden až dva megapixely. Pro tisk na rozměr 13x18 cm podle Filipa Lába stačí i 5 Mpix. |
Přitom jsou tu mnohem zajímavější údaje, ovšem ne tak snadno měřitelné a srovnatelné: "Bylo by mnohem lepší, kdyby se výrobci namísto honby za megapixely zaměřili na zlepšování jiných parametrů snímače (šum při vysokém ISO, dynamický rozsah, rychlost snímáni, ...)," míní odborníci Lukáš Cerman a Ondřej Drbohlav z Centra strojového vnímání na katedře kybernetiky FEL ČVUT v Praze. "To se však neuvědomělým lidem hůře prodává. Megapixely jsou z marketingového hlediska snadno srozumitelný údaj."
Přehuštěný obrazový čip - optika nestačí
Podívejme se, jak funguje obrazový čip. Je to, velmi zjednodušeně řečeno, mřížka, na které jsou vedle sebe naskládané malé světlocitlivé prvky. Ty mají za úkol zaznamenat intenzitu a barvu světelných bodů, které na ně dopadají. Světelné body vznikají díky objektivu, ten totiž soustřeďuje (zaostřuje) světelné paprsky tak, aby jeden ideální (malinkatý) bod v reálu utvořil co nejmenší, nejčitelnější bod na čipu. Tak vzniká ostrá fotka.
Prvním problémem je optika. Čočka může být nedostatečné přesná a neposkytuje dostatečně ostrý obraz. Je to jako kdybyste rýsovali sprejem místo tužkou.
"Ještě nedávno bylo limitujícím faktorem pro kvalitu fotky rozlišení čipu," říká Ondřej Typolt z českého zastoupení společnosti Olympus. "V současnosti se daleko větší důraz klade na kvalitu optických soustav a především na software, který pořízené snímky ve fotoaparátu zpracovává."
Šumí, stále šumí
Právě software má za úkol omezit šum ve fotoaparátu a další negativní jevy, ke kterým na každém čipu dochází. Šum je do jisté míry přítomný na každé digitální fotografii (a ostatně, v podobě "zrna", i na klasické fotce), přesto jsou faktory, které výskyt šumu zvyšují:
-
vysoká citlivost (tedy násobení hodnot získaných z čipu, včetně násobení malých odchylek jednotlivých pixelů)
-
vyšší počet pixelů (při zachování kvality pixelu je dvojnásobné rozlišení teoreticky odpovědné za dvojnásobné množství šumu)
"Aby nedocházelo ke zvyšování šumu v obraze, je třeba se zvyšujícím se rozlišením snižovat úroveň šumu při vyčítání jednotlivých pixelů," připomínají odborníci z ČVUT. Jinak musí skutečně nastoupit softwarové vylepšování a odstraňování šumu, které sice může být velmi účinné, může ale také z fotografie rozmazáním a zostřování detailů udělat něco, co připomíná spíše impresionistický obraz:
Softwarové "vylepšení" obrazu z 12Mpix kompaktu (originál zde, více zde)
Šum nelze úplně eliminovat, lze ale učinit opatření a předcházet jeho vzniku. "Třeba Canon u svých fotoaparátů G10 a G11 mezigeneračně snížil rozlišení (z téměř 15 Mpix na 10 Mpix, pozn. red.), protože chtěl docílit větší obrazové kvality." Přitom oba tyto kompakty mají větší čip (7,60 x 5,70 mm, tedy 1/1,7 "), to je více, než má většina běžných kompaktů nižší třídy. Ty jsou osazovány čipem kolem 1/2,5", tedy o cca polovinu menším.
Hustota pixelů na centimetr čtverečníMnohem užitečnějším parametrem, než je počet megapixelů, je hustota pixelů na čipu (pixel density). Tato hodnota říká o kvalitě výsledné fotografie mnohem více. Čím více megapixelů je vměstnáno na malou plochu, tím více se projeví nepřesnosti optiky, difrakce a další negativní jevy. Ovšem uvádění takovéto hodnoty by pro výrobce bylo nepříjemné, pro zákazníka zase nejspíše matoucí. Přesto jde o hodnotu užitečnou a zjistitelnou. Například server dpreview.com ji ve svém katalogu fotoaparátů uvádí. 
Velikost snímacích čipů - srovnání na logaritmické škále |
Podívejme se na tabulku, která srovnává některé představitele různých kategorií fotoaparátů. Zjednodušeně řečeno, při zachování ostatních parametrů, platí, že čím nižší hustota, tím lépe. Připomínáme, že jde o zběžný výběr, a téměř každý výrobce nabízí fotoaparáty různých kategorií s různými "hustotami".
| Fotoaparát | typ | Mpix (efekt.) |
čip (mm2) |
hustota (Mpix na cm2) |
| Nikon D3s | zrcadlovka | 12,1 | 860 | 1,4 |
| Canon EOS 30D | zrcadlovka | 8,2 | 338 | 2,42 |
| Olympus PEN E-PL1 | fotoaparát s výměnnými objektivy |
12,3 | 243 | 5,1 |
| Samsung HZ35W | kompakt | 12 | 28 | 42 |
| Panasonic Lumix DMC-ZS7 | kompakt | 12,1 | 28 | 52 |
| Canon PowerShot G11 | kompakt | 10 | 43 | 23 |
| Sony DSC-S2100 | kompakt | 12,1 | 28 | 43 |
| Leica M9 | fotoaparát s výměnnými objektivy |
18 | 864 | 2,1 |
Poznámka: Údaj o hustotě pixelů na čipu (pixel density) jsme přebírali z dpreview.com, jde o obvykle o podíl počtu efektivních pixelů a plochy čipu. U některých typů čipu se kvůli způsobu vzniku obrazové informace počítá celkový počet pixelů. Hodnoty jsou pouze orientační, slouží pro základní představu.
Difrakce - fyzikální omezení kvality obrazu
Většina fotografů zná clonové číslo spíše jako prostředek ke zvýšení ostrosti fotografie - čím vyšší clona, tím vyšší ostrost. To ale platí jen do určité míry. Do hry totiž vstupuje difrakce (zjednodušeně: rozptyl vln, v tomto případě světla, při průchodu štěrbinou). "V přiblížení geometrické optiky se ideální bod zobrazí čočkou opět na bod," vysvětlují Cerman a Drbohlav z ČVUT. "Difrakce je jev, který bere v potaz vlnový charakter světla. Ideální bod se nezobrazí jako bod, ale jako difrakční obraz."
Čím vyšší clona, tím užší štěrbina, a tím více se může difrakce projevit. U běžných zrcadlovek obvykle difrakce velkou roli nehraje - difrakcí rozostřený bod ("Airy Disk") je většinou jen nepatrně větší než jeden pixel. Závislost velikosti promítnutého bodu na clonovém čísle si můžete vyzkoušet interaktivně.
Difrakce se u zrcadlovky s čipem o velikosti APS-C projeví až při cloně f/22.
U kompaktních fotoaparátů je ovšem situace o něco horší. Ukázali jsme si, že hustota pixelů u nich bývá i desetkrát vyšší. Tam, kde je nyní jeden čtvereček (pixel) jich tedy může být třeba tři krát tři, a dochází k výraznému zkreslení - pixely jsou zbytečně malé. Kompaktní fotoaparáty obvykle neumožňuji clonit více než f/8, i tak ale může difrakce obraz negativně ovlivnit. "Pixely, které jsou mnohem menší než onen Airy Disk, nepřidávají fotkám žádný detail," upozorňuje blog Petavoxel. Spekuluje, že současné digitální kompakty narazily, či dokonce překročily, fyzikální limity pro navyšování počtu pixelů.
Experti z ČVUT jsou v hodnocení role difrakce mírnější: "V některých článcích je to přehnané. Pokud by byla velikost difrakčního kroužku desítky pixelů, dalo by se to tvrdit. Ale tak tomu v žádném případě není." Velikost difrakčního kroužku je tedy obvykle sice větší než jeden pixel, ale řádově stejná. To však platí jen při nízké cloně: "Ne vždy však fotíme s otevřenou clonou, pokud si trochu přicloníme (clonové číslo bude větší než 3), bude se efekt difrakce zvětšovat." Připomínají také, že proti difrakci se dá bojovat, alespoň teoreticky: "Digitální zpracování by však mohlo při znalosti difrakční charakteristiky objektivu využít metod dekonvoluce pro získání detailů v obraze."
Budoucnost digitálních kompaktů podle výrobců
Zdá se ale, že mnozí výrobci už také chtějí převychovat své zákazníky a upustit od honby za co největším rozlišením. "Vyšší počet bodů na takové plošce (28 mm2) zmenšuje jednotlivé pixely a jde tak přímo proti kvalitnímu snímku ve zhoršených světelných podmínkách," říká například Pavel Šerý z firmy Canon. Východiskem jsou podle něj kvalitní kompakty s nižším rozlišením kolem 10 Mpix, větším čipem a kvalitním procesorem. Odkazuje na již zmíněný kompakt Canon PowerShot G11. "Digitální fotografie je postavena na technické vyváženosti a zdokonalování trojúhelníku: optika – senzor – procesor."
Zástupce firmy Olympus, Ondřej Typolt, souhlasí: "Nejlepší výsledky, z hlediska kvality pořizovaných snímků, dosahují fotoaparáty s výměnnou optikou - tedy Olympus PEN a digitální zrcadlovky." Přesto má Olympus v nabídce mezi kompakty prakticky pouze 14 Mpix fotoaparáty. Velkou roli podle něj hraje kvalitní optika.
Jiří Kolařík z firmy Samsung říká, že se tržně osvědčila i nižší rozlišení, konkrétně 10 - 12 Mpix. Podle něj (a dalších vyjádření ostatních firem) je ale budoucnost kompaktů především v nových funkcích pro uživatele: "Z nejzajímavějších uvedu funkci SmartAuto, která detekuje snímanou scénu a přesně podle ní pak nastavuje automaticky scénický režim."
Scénické režimy a různé funkce pro snazší pořízení snímku, detekce obličeje nebo detekce úsměvu jsou jistě možností, jak bojovat o přízeň uživatele a přitom mu nabízet reálnou hodnotu, ne natěsnané pixely, které užitek nepřinášejí.
Na obzoru se ale rýsuje nové číslo, které by se mohlo stát novou bitevní zbraní ve válce kompaktů o pozornost nezkušeného zákazníka - zoom. Faktor přiblížení u kompaktů už dávno nekončí na číslovce tři. Ultrazoomy se šplhají vysoko přes desetinásobné přiblížení. Nejenže je pak obtížné tak přiblížený záběr "udržet", ale klesá ostrost a také schopnost fotoaparátu automaticky zaostřit. O to, že na vysoká čísla přiblížení lidé naletí, se obává i Filip Láb: "Na papíře to zkrátka vypadá dobře. To, že jde o optickou mizérii, už lidé neřeší."
Zdroje:
- Megapixelový švindl - ukázka (anglicky)
- Megapixelový švindl - vysvětlení pojmů (anglicky)
- Vliv difrakce na fotografii, srovnání velikosti pixelů na čipu (anglicky)
- Katalog fotoaparátů (česky)
- Šum v digitálním obraze a jeho důsledky (anglicky)
- Velikost čipu - srovnání (anglicky), starší srovnání (anglicky)
