Megapiksele: Czym są i ile w zupełności Ci wystarczy?

Nie da się czytać o sklepach z aparatami, nie natknąwszy się na terminy „piksele” i „megapiksele”. Obecnie większość aparatów ma 20 megapikseli (MP) lub więcej, a niektóre gigantyczne modele osiągają nawet 100 megapikseli. Wciąż pamiętam, jak będąc nastolatkiem, wchodziłem do sklepów z aparatami i widziałem modele z wyższej półki z zaledwie 2 megapikselami; może za pięćdziesiąt lat wszyscy będą sięgać 600 megapikseli. Czym więc właściwie jest piksel i ile tak naprawdę potrzebujesz?

Czym są piksele (i megapiksele)?

Piksel to po prostu najmniejsza widoczna jednostka tworząca obraz cyfrowy. Innymi słowy, obraz cyfrowy składa się z milionów maleńkich kolorowych kwadracików, a każdy z nich to pojedynczy piksel.

Mówi się również, że sensor aparatu zawiera piksele. W tym kontekście piksel odnosi się do liczby miejsc światłoczułych (fotosensorów) na sensorze. Fotosensory to pojedyncze obszary detekcji, które wychwytują światło, a następnie są one przetwarzane na piksele przez oprogramowanie.

Piksele to również jednostki używane do opisu rozdzielczości aparatu . Na przykład aparat Fuji X-T4 generuje obraz o rozdzielczości 6240 x 4160 pikseli, co oznacza obraz o długości 6240 pikseli i szerokości 4160 pikseli. Daje to łącznie 25 958 400 pikseli. Ponieważ ta liczba jest dość duża i trudna do przetworzenia, lepiej jest używać megapikseli . Jeden megapiksel to po prostu milion pikseli. Zatem rozdzielczość aparatu X-T4 wynosi około 26 megapikseli.

Całkowita liczba pikseli w porównaniu z efektywnymi pikselami

Całkowita i efektywna liczba pikseli to jedne z najważniejszych parametrów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze aparatu. Załóżmy, że znajomi odwołali Twoje przyjęcie urodzinowe. Co jest najlepszym rozwiązaniem? Oczywiście sprawdzenie specyfikacji aparatu w B&H! Sama świadomość, że Canon R5 nagrywa wideo DCI 8K z prędkością do 1300 Mb/s, wystarczy, by poczuć, że urodziny w ogóle nie są Ci potrzebne.

Ale jeśli przyjrzysz się uważnie, możesz znaleźć coś, co zepsuje ci spokojny wieczór. Prawie każdy aparat wyświetla dwie różne liczby megapikseli: rzeczywistą (lub całkowitą) liczbę megapikseli i efektywną liczbę megapikseli . Jaka jest więc różnica między tymi dwiema wartościami?

Najważniejszą wartością dla fotografów jest efektywna liczba megapikseli . Jest to liczba megapikseli, która pojawi się na zdjęciu w pełnym rozmiarze po otwarciu w programie do przetwarzania plików RAW lub po wyeksportowaniu pliku JPEG w maksymalnym rozmiarze.

Na przykład, aparat Panasonic G9 ma według specyfikacji 20.3 megapiksela efektywnej rozdzielczości. Ale co z rzeczywistymi 21.8 megapiksela w G9? Czy można odblokować te ukryte piksele za niską cenę 329.95 USD, aby uzyskać wyższą rozdzielczość? Niestety, nie. Zamiast tego, piksele te znajdują się na krawędzi matrycy, poza obszarem rejestrowania obrazu. Dlaczego na krawędzi matrycy znajdują się dodatkowe piksele? Są dwa główne powody.

1. Pierwszy powód: zrozumienie działania czujników koloru

Pierwszy powód leży w naturze czujników koloru. Na przykład czujnik Bayera, stosowany w niemal wszystkich kolorowych aparatach cyfrowych, jest doskonałym przykładem. Czujnik ten wykorzystuje oddzielne ogniwa fotowoltaiczne do rejestrowania światła czerwonego, zielonego i niebieskiego:

Jeśli robisz zdjęcia w formacie RAW (co jest zalecane), dane te są łączone przez oprogramowanie do edycji plików RAW w procesie zwanym demosaicingiem, aby uzyskać obraz widoczny po otwarciu pliku RAW. W przypadku zdjęć w formacie JPEG, aparat obsługuje ten proces.

Gdyby jednak liczba komórek fotonicznych była ograniczona do pożądanej końcowej liczby pikseli, krawędzie nie miałyby wystarczającej liczby komórek, aby precyzyjnie uchwycić informacje o kolorze. Na przykład, poniższy przykład ilustruje, co się dzieje, gdy próbujemy obliczyć wartości kolorów, używając wyłącznie pikseli krawędzi:

W przykładzie po prawej stronie znajduje się 16 kolorowych fotokomórek (4x4). Zazwyczaj wartość każdego piksela jest obliczana za pomocą czterech fotokomórek. Jednak na końcu rzędu dostępne są tylko dwie fotokomórki dla czwartego piksela w tym rzędzie. Dlatego, aby uzyskać siatkę pikseli 4x4 na ostatecznym obrazie, w rzeczywistości potrzebna jest siatka fotokomórek 5x5, aby zapewnić, że każdy z pikseli 4x4 ma pełną informację o kolorze. (Nieznacznie uprościłem ten proces. W rzeczywistości etap dekodowania kolorów zazwyczaj wykorzystuje lepszy algorytm niż ten, który właśnie opisałem).

2. Drugi powód: niepożądany poziom zaciemnienia i ciemny sygnał

Jednak te dodatkowe piksele na krawędziach nie wystarczą, aby wyjaśnić wszystkie dodatkowe piksele. W rzeczywistości większość aparatów ma piksele całkowicie odizolowane od światła! Można je sobie wyobrazić jako piksele pomalowane na czarno. To tak zwane optycznie czarne piksele . Dlaczego na matrycy aparatu miałyby znajdować się piksele, które w ogóle nie rejestrują światła?

Niestety, nawet w całkowitej ciemności, matryca aparatu nadal generuje sygnał (znany jako sygnał ciemny ), który jest odbierany jako coś innego niż czysta czerń. Jest to niepożądane; oczywiście chcemy, aby czerń była postrzegana jako czerń.

Można to częściowo skompensować, wykorzystując te czarne piksele wizualnie. Odczytując sygnał generowany przez te piksele, aparat może zastosować korektę całego obrazu.

Ta korekta jest zazwyczaj wyprowadzana z modelu opartego na temperaturze, który jest szacowany na podstawie liczby czarnych pikseli. W praktyce , im cieplejszy jest przetwornik aparatu, tym więcej niepożądanego sygnału (szumu) generuje, a aparat kompensuje to, dodając więcej pikseli.

Podobną technikę stosuje się w redukcji szumów przy długich ekspozycjach, gdzie ciemna klatka jest rejestrowana ręcznie lub przez aparat w celu redukcji szumów. Niestety, nie wszystkie rodzaje szumów z czarnych pikseli (nawet gorących) są optycznie przewidywalne, dlatego odejmowanie ciemnych klatek jest nadal przydatne przy długich ekspozycjach.

Ile megapikseli naprawdę potrzebujesz?

Omówiwszy zawiłości i złożoność pikseli, czas na interesujące pytanie: ile megapikseli potrzebujesz? Odpowiedź brzmi: co najmniej 100 megapikseli; mniej niż jedna może spowodować eksplozję wszechświata.

No dobrze, żarty na bok, ile megapikseli naprawdę wystarczy? Czy warto kupić aparat 45-megapikselowy zamiast 24-megapikselowego? Na te pytania można odpowiedzieć, biorąc pod uwagę dwie rzeczy: jaki jest ostateczny format wyjściowy i jak bardzo trzeba kadrować? Przyjrzyjmy się tym dwóm kwestiom bardziej szczegółowo.

1. Jaki jest wynik końcowy?

Jeśli głównie wyświetlasz swoje zdjęcia online, nie potrzebujesz dużej liczby megapikseli. Na przykład, wyświetlacz 4K może być w pełni wyświetlany przy użyciu 8.3 megapiksela. Natomiast wyświetlacz 8K wymaga 33.2 megapiksela. Niewiele osób posiada wyświetlacze o tak wysokiej rozdzielczości, ale stają się one coraz bardziej powszechne, więc pamiętaj o 33 megapikselach, jeśli chcesz tworzyć tapety na pulpit 8K, pamiętając jednocześnie o wpływie rozmiaru matrycy na jakość obrazu.

Drukowanie to kolejny świetny sposób na zaprezentowanie swojej pracy, który zazwyczaj wymaga większej liczby megapikseli, szczególnie w przypadku dużych formatów odbitek. Do oglądania z bliska większość ekspertów zaleca drukowanie z rozdzielczością 300 pikseli na cal (ppi). Co to oznacza? Oznacza to, że każdy cal wydruku powinien zawierać 300 pikseli. Nie jest to sztywna zasada; przy rozdzielczości 270 ppi wydruk będzie wyglądał idealnie. Ile megapikseli potrzebujesz do wydruku? Spójrz na tę tabelę, która przedstawia kilka typowych dużych formatów odbitek:

Rozmiar wydruku (cale)	Rozdzielczość 300 pikseli/cal	Megapiksele przy 300 pikselach na cal	Rozdzielczość 250 pikseli/cal	Megapiksele przy 250 pikselach na cal
X 8 10	X 2400 3000	7.2 MP	X 2000 2500	5.0 MP
X 12 18	X 3600 5400	19.4 MP	X 3000 4500	13.5 MP
X 16 24	X 4800 7200	34.6 MP	X 4000 6000	24.0 MP
X 24 36	X 7200 10,800	77.8	X 6000 9000	54 MP
X 32 48	X 9600 14,400	138.2 MP	X 8000 12000	96 MP

Jak widać, liczba megapikseli, których potrzebujesz, staje się ogromna wraz ze wzrostem rozmiaru odbitki. Czy to oznacza, że ​​każdy, kto chce robić duże odbitki, powinien od razu kupić aparat Fuji GFX 100S, ignorując wady nadmiernego dbania o sprzęt? Nie do końca. Liczba potrzebnych megapikseli zależy również od typowej odległości oglądania i niekoniecznie oznacza konieczność wydania fortuny; możesz zacząć fotografować przy ograniczonym budżecie.

Ludzki wzrok pozwala, aby wydruki o niskiej rozdzielczości były idealnie wyraźne, gdy ogląda się je z większej odległości. Mówiąc konkretnie, jeśli potrzebujesz około 300 PPI z określonej odległości, podwojenie tej odległości zmniejszy zapotrzebowanie do 150 PPI. Przesunięcie obrazu na dwukrotnie większą odległość spowoduje podzielenie wymaganej liczby megapikseli przez cztery.

Ponieważ większych wydruków zazwyczaj nie ogląda się z bliska, stworzyłem bardziej realistyczną tabelę wymagań dotyczących pikseli:

Rozmiar wydruku (cale)	PPI	ال	Megapiksele
X 8 10	300	X 2400 3000	7.2 MP
X 12 18	260	X 3120 4680	14.6 MP
X 16 24	220	X 3520 5280	18.6 MP
X 24 36	200	X 4800 7200	34.6 MP
X 32 48	180	X 5760 8640	50 MP

Ta tabela powstała na podstawie moich osobistych preferencji i przemyśleń na temat tego, gdzie w domu umieściłbym odbitki o różnych rozmiarach. Innymi słowy, jest bardzo naukowa i niepodważalna, daleka od jakiejkolwiek obsesji na punkcie sprzętu. (No cóż, przynajmniej to dobry punkt wyjścia).

Wymagany poziom rozdzielczości zależy również od nośnika druku i tematu. Obraz z dużą ilością drobnych szczegółów , takich jak pióra, będzie wyglądał gorzej, jeśli szczegóły te będą rozmazane, w porównaniu ze zdjęciem twarzy osoby o tej samej rozdzielczości.

Biorąc pod uwagę powyższe, proponuję następujące rozwiązanie: jeśli wolisz, aby Twoje odbitki nie przekraczały formatu 16 x 24 cali (40 x 61 cm), wystarczy prawie każdy współczesny sensor (ponieważ punkt wyjścia dla dzisiejszych aparatów to zazwyczaj co najmniej 20 MP). Oznacza to, że sprawdzi się każdy współczesny aparat Mikro Cztery Trzecie, aparat z matrycą APS-C lub aparat pełnoklatkowy o niskiej rozdzielczości.

Nawet jeśli rozdzielczość wymagana do wydruku przy żądanej rozdzielczości PPI jest nieco niższa, możesz skorzystać z oprogramowania, które wykonuje zaawansowane skalowanie. Niektóre aparaty, takie jak Panasonic GH6, oferują również tryby „przesunięcia pikseli” lub tryby wysokiej rozdzielczości, odpowiednie do określonych celów i zapewniające większą dokładność. Na przykład mój aparat Panasonic G9 ma tryb „przesunięcia pikseli”, który generuje obraz RAW o rozdzielczości 80 MP, co działa dobrze, o ile wszystkie elementy w kadrze pozostają idealnie nieruchome.

Z drugiej strony, jeśli chcesz drukować zdjęcia w formacie 24x36 cali lub większym, będziesz mieć większą swobodę dzięki pełnoklatkowej matrycy o wysokiej rozdzielczości, takiej jak te w aparatach Nikon Z7 , Canon R5 czy Sony A1. Nawet aparaty pełnoklatkowe o wyższej rozdzielczości, takie jak 61-megapikselowy Sony a7R IVA, to doskonały wybór dla osób, które potrzebują dużych odbitek.

Jeśli żadna z tych opcji Ci nie wystarczy, Fuji GFX 100S to niesamowity aparat.

2. Jakiego cięcia potrzebujesz?

Drugą kwestią jest kadrowanie, którego w niektórych przypadkach nie da się uniknąć. Na przykład, jako fotograf dzikiej przyrody, często kadruję, ponieważ zbliżenie się do wszystkich gatunków nie jest łatwe. Kadrowanie jest również powszechne w fotografii makro, gdzie rozmiar obiektu na zdjęciu jest często ograniczony maksymalnym powiększeniem obiektywu makro.

Dlatego fotografom, którzy muszą wykonywać intensywne kadrowanie, polecam aparaty o wyższej rozdzielczości, takie jak Canon R5, zamiast aparatów o niższej rozdzielczości, takich jak Canon R6. Patrząc na powyższy wykres wydruku, rozdzielczość 45 megapikseli w Canonie R5 oferuje znacznie więcej opcji wydruku. Nawet po 1.5-krotnym kadrowaniu, rozdzielczość 45 megapikseli w Canonie R5 nadal będzie wynosić około 20 megapikseli, podczas gdy rozdzielczość 20 megapikseli w Canonie R6 wyniesie około 8.9 megapiksela.

Alternatywnie, jeśli używasz wystarczająco długiego obiektywu, możesz „kadrować” obraz za pomocą aparatu z matrycą typu crop, takiego jak Mikro Cztery Trzecie lub APS-C. Większość tych aparatów ma maksymalną rozdzielczość około 16 lub 24 megapikseli, ale dzięki współczynnikowi crop, możesz ostatecznie zmieścić znacznie większą liczbę pikseli na odległym obiekcie niż w przypadku typowego aparatu pełnoklatkowego.

Ostatnim powodem, dla którego warto kupić aparat o większej liczbie megapikseli, jest fakt, że podglądanie pikseli to bardzo relaksujące zajęcie. Te dodatkowe piksele mogą przynieść nieoczekiwaną przyjemność wizualną i przynieść korzyści terapeutyczne.

Wniosek

Piksel jest budulcem obrazu i generalnie im więcej pikseli, tym lepiej. Ale czy naprawdę potrzebujesz maksymalnej liczby? Na szczęście dzisiejsi fotografowie mają szczęście do nowoczesnych aparatów ; większość z nich ma wystarczająco dużo pikseli, aby poradzić sobie w niemal każdej sytuacji. W przypadku bardzo dużych odbitek i kadrowania, posiadanie większej liczby pikseli jest z pewnością opłacalne, dlatego aparaty o rozdzielczości 40–60 megapikseli mogą być bardzo przydatne. Jednak nawet aparat o rozdzielczości 20 megapikseli może wykonywać bardzo duże i piękne odbitki, a niższa liczba pikseli nie powinna zniechęcać do osiągania doskonałych rezultatów. Z niecierpliwością czekam na Wasze komentarze, czy 100 megapikseli to optymalny poziom dla fotografii!