Цифровое оборудование

Главная > Как устроен фотоаппарат > Разрешение цифровых фотоаппаратов >
Меню:

Разрешение цифровых фотоаппаратов

Среди обладателей цифровых фотоаппаратов уже давно стало доброй традицией меряться мегапикселями. Однако все ли хорошо понимают, что это такое, и зачем нужны эти самые мегапиксели ?

Пиксель (а не мегапиксель) – элементарная частица цифрового изображения. Сокращение от английских слов «picture element». Массив пикселей составляет цельное изображение подобно тому, как из отдельных элементов складывается мозаика. Каждый пиксель несет информацию о том, какова яркость и цвет изображения в данной точке. Каждый пиксель задается двоичным числом, состоящем из 1-48 бит информации. В зависимости от количества бит в пикселе, изображение может иметь разное количество цветов и оттенков. При помощи однобитных пикселей кодируется черно-белое изображение, не имеющее цвета и градаций яркости, например текст на лазерном принтере. Черно-белое фотоизображение кодируется 8 битами на каждый пиксель. Для представления цветных изображений используют от 4 до 48 бит, однако для фотоизображений необходимо не менее 24 бит на каждый пиксель. В этом случае, в каждой точке изображение представляет собой сумму трех основных цветов – красного, зеленого и синего, яркость каждого из которых кодируется 8 битами и может принимать 256 различных значений. Однако для получения высококачественных фотоизображений такого числа оттенков цвета может быть недостаточно, и наиболее совершенные модели цифровых аппаратов могут использовать до 36 бит на каждый пиксель (12 бит на каждый цвет), что соответствует 4096 оттенков каждого цвета. При дальнейшей обработке на компьютере количество бит на каждый пиксель может достигать 48.

Изображения, состоящие из сплошного массива пикселей называют растровыми. Всякий такой массив имеет прямоугольную форму и состоит из целого числа строк и столбцов. Чтобы растровое изображение воспринималось человеком как фотореалистичное, геометрические размеры каждого пикселя должны быть несравнимо малы по сравнению с размерам самого изображения. Так например, на компьютерном мониторе изображение состоит из пикселей размерами около 0,25 мм, а для печати высококачественных фотографий размер пикселя должен составлять 0,08 мм.

Разрешение цифровой фотокамеры это максимальный размер изображения в пикселях, которое можно получить при помощи этой цифровой фотокамеры. Для краткости, производители цифровых фотокамер перемножают ширину и высоту изображения в пикселях и выражают в мегапикселях (миллионах пикселей). Такое обозначение не несет информации о соотношении ширины и высоты изображения, но поскольку это соотношение для цифровых фотокамер примерно одно и то же, и составляет около 4:3, оно дает приблизительное представление о размерах изображения. Например, разрешение в 2,1 мегапикселя может составлять 1600х1200 пикселей, а разрешение в 5 мегапикселей может составлять 2560х1920 или 2560х1704. Чаще всего, разрешение цифровой камеры совпадает с разрешением ее светочувствительной матрицы, однако бывают и исключения, например камеры с матрицами SuperCCD. Кроме того, практически все цифровые камеры позволяют получать снимки с разрешением меньше максимального, для экономии места в памяти.

Зачем нужно разрешение ?
Если мы возьмем снимок, сделанный к примеру пятимегапиксельным фотоаппаратом и попытаемся рассмотреть его на мониторе так, чтобы каждый пиксель на экране отображал один пиксель снимка, т.е. в масштабе 100%, мы увидим, что наш снимок на экран не помещается, и довольно сильно. Зачем же тогда нужны эти самые мегапиксели?

Дело в том, что на бумаге дело обстоит не совсем так, как на мониторе. Размер предельно малой точки, различимой человеческим глазом на изображении с расстояния 25 сантиметров составляет 0,08 мм. Исходя из этого, общепринятым стандартом высококачественной печати фотоизображений считается 300 пикселей на дюйм (ppi или dpi). Однако на практике фотография на экране монитора выглядит вполне реалистично, не смотря на то, что размер пикселя на экране монитора составляет около 0,25 мм. Поэтому фотореалистичность изображения может сохраняться и при больших размера пикселя, примерно до 0,25 мм, что соответствует 100 пикселям на дюйм.

Соответственно, легко посчитать, какого размера можно напечатать изображение заданного разрешения:

Разрешение снимка в камере (72 dpi) Размер фотографии (150 dpi) Размер фотографии (300 dpi)
640 x 48010.84 x 8.13 см5.42 x 4.06 см
1,024 x 76811,024 x 7688.67 x 6.50 см
1,280 x 96021.67 x 16.26 см10.84 x 8.13 см
1,600 x 1,20027.09 x 20.32 см13.55 x 10.16 см
2,048 x 1,53634.68 x 26.01 см17.34 x 13.00 см
2,288 x 1,71238.74 x 28.99 см19.37 x 14.49 см
2,560 x 1,69643.35 x 28.72 см21.67 x 14.36 см
2,560 x 1,92043.35 x 32.51 см21.67 x 16.26 см
2,816 x 2,11247.68 x 35.76 см23.84 x 17.88 см
3,200 x 2,40054.19 x 40.64 см27.09 x 20.32 см


Аналогичным образом можно вычислить, какое необходимо разрешение изображения для получения отпечатка заданного размера:

Размер фотографииНеобходимое разрешение (150 dpi)Необходимое разрешение (300 dpi)
13 x 9 см768 x 5311,535 x 1,062
15 x 10 см886 x 5911,772 x 1,182
18 x 13 см1,063 x 7682,126 x 1,535


При этом следует учитывать, что для получения фотореалистичного отпечатка изображения необходимо, чтобы каждый пиксель мог быть окрашен в произвольный цвет, что возможно далеко не на всех принтерах. Например, струйные или лазерные принтеры для изображения одного пикселя используют несколько еще более мелких точек разных цветов, и поэтому для получения на этих принтерах реалистичных фотоизображений от самого принтера требуется существенно более высокое разрешение. К числу принтеров, обладающих способностью воспроизводить произвольный цвет в каждой точке, относятся цифровые фотолаборатории, сублимационные и твердочернильные принтеры.


Однако не следует думать, что если в фотоаппарате применить матрицу к примеру в тысячу мегапикселей, мы получим супер-снимок. На самом деле, мы получим супер-файл, в котором информации будет содержаться не на много больше, чем в обычном снимке. Дело в том, что способность объектива передать матрице мелкие детали изображения тоже ограничена, и увеличивать разрешение матрицы больше этой способности нет никакого смысла.

Способность оптической системы раздельно передавать мелкие детали на изображении измеряется в количестве пар линий на миллиметр. При оценке оптического разрешения оценивается минимальное расстояние между двумя линиями, при котором линии еще не сливаются. При этом одна линия и следующий за ней промежуток принимаются за пару линий, и подсчитывается количество таких пар на один миллиметр. Следует отметить, что оптическое разрешение может отличаться на разных участках кадра – в центре кадра оно как правило выше. Также, для объективов с переменным фокусным расстоянием оптическое разрешение может быть разным при различных фокусных расстояниях. Кроме того, оптическое разрешение зависит от значения диафрагмы и при уменьшении отверстия диафрагмы меньше определенного значения определяется уже не свойствами оптической системы, а дифракционным пределом разрешающей способности. Типичные значения оптического разрешения для стандартных объективов 35-миллиметровых фотокамер составляют около 60-90 пар линий на миллиметр. Оптическое разрешение, которое позволяет зафиксировать современная фотопленка составляет 100-200 пар линий на мм. Однако оптическое разрешение не является достаточно информативной характеристикой, поскольку она хоть и дает представление о том, какое количество пар линий может передать та или иная оптическая система, ничего не говорит о том, с каким контрастом передаются эти пары линий. Поэтому гораздо более информативным показателем качества оптической системы является ее частотно-контрастная характеристика, часто применяемая при описании объективов зеркальных фотоаппаратов.
Дополнительно:
Разделы:
Мехмат
Как устроен процессор
Как устроен компьютер
Как устроен фотоаппарат
Фото-термины
Как починить фотоаппарат
Цифровое видео и ТВ
Электротехника и электробезопасность
Web
Мобильные устройства
Радиоэлектроника
Телефонная связь
Сети и сетевое оборудование
Программное обеспечение
Разное
Другие сайты:
Тойота-ФАК
Все об эксплуатации автомобилей марки "Тойота"
Фотобанк
Продажа высококачественных фотографий для полиграфии
Железная дорога
Коллекция масштабных моделей железнодорожного подвижного состава
Веб-камера
Веб-камера с возможностью управления установленная на 13-м этаже главного здания МГУ
МГУ в фотографиях
Большой архив фотографий главного здания МГУ
Отправить сообщение владельцу сайта можно здесь.