Мегапиксельная гонка не нужна?

15

Достигли ли мы того момента, когда мегапиксельная гонка больше связана с гонкой, имея больше, чем с другим парнем, чем с качеством изображения?

Всего несколько лет назад 6MP рекламировалось как оптимальное количество MP, необходимое для действительно хороших снимков.

Но в последнее время, как и большинство технологий, МП перепрыгивали друг на друга в дрожжах.

Nikon недавно выпустил d800 с (по моему мнению) безумным 36.3MP. Но хорошо, d800 - довольно дорогая камера, простой способ сбросить несколько штук. Но затем они также выпустили d3200, который был предназначен для DSLR начального уровня с 24,2MP. Это вдвое больше, чем d5000, который я купил два года назад.

Я знаю, что больше депутат это хорошо. Более высокое MP = более четкое изображение. Но в какой момент это увеличение резкости становится в лучшем случае пренебрежимо малым, а увеличение количества MP служит ничем иным, как бахвальством?

Если учесть, что люди десятилетиями делали великолепные фотографии, что на ранних зеркальных фотокамерах с разрешением менее 10 мегапикселей были сделаны удивительные снимки, как часто действительно 36 мп будут полезными?

Тейлор Хьюстон
источник
Все, что я могу сказать, это то, что даже если вы не просматриваете сумасшедшие крупные или 100% зерновые культуры, вы действительно можете увидеть некоторые дополнительные детали с D800.
rfusca
Размер пикселя является более релевантным для сравнения, чем мегапиксели, поэтому возьмите квадратный корень из числа пикселей. Теперь вы сравниваете размер пикселя 3,2 с ранними зеркальными фотокамерами, что, по-видимому, нормально, с «безумным» d800 6
Мэттом Грумом
@MattGrum: я запутался в этом последнем утверждении. Когда вы говорите «размер пикселя», вы имеете в виду шаг пикселя? Если это так, D800 имеет шаг пикселя около 4,6 микрон. Относительно других камер: 7D = 4,3, D7000 = 4,8, 5D III = 6,2, 1D X = 6,9, D3s = 8,4. D800 имеет шаг пикселя меньше, чем почти все другие датчики, кроме 7D (и, как только выйдет, D3200, который будет иметь шаг пикселей около 3,8 микрон). Я пришел к этим числам, разделив физическую высоту датчик (скажем, 24 мм, 15,7 мм, 14,9 мм) по рядам пикселей. Я не совсем уверен, где квадратный корень вступает в игру.
Йриста
2
@MattGrum: Ах да, полностью согласен с вами там. :) Разница между «линейным» количеством пикселей и «площадью» пикселей. В последнее время я много раз приводил этот аргумент на других форумах ... это концепция, которую люди на самом деле не понимают. Может быть, мы могли бы использовать сообщение в блоге на эту тему ...
Jrista

Ответы:

16

Нужны мегапиксели!

Мегапиксельная гонка, конечно, не является «ненужной». Последовательно в течение последнего десятилетия был достигнут прогресс в области мегапикселей при одновременном повышении качества изображения. Неподтвержденные пословицы заставили бы вас думать, что это невозможно, но есть немало технологических и производственных улучшений, которые сделали возможным более низкий уровень шума, большее отношение сигнал / шум и увеличенный динамический диапазон, несмотря на сокращение областей пикселей.

Я думаю, что появление 36,3-мегапиксельного датчика Sony Exmor, который в настоящее время используется в Nikon D800, является прекрасным примером того, что могут сделать технологические усовершенствования низкого уровня, чтобы снизить шум и увеличить динамику, в то же время позволяя значительно увеличить разрешение изображения. Таким образом, я думаю, что D800 - превосходный пример того, почему мегапиксельная гонка, безусловно, еще не окончена.

Что касается того, что это просто хвастовство прав? Я в этом сомневаюсь. Лучшие инструменты всегда можно эффективно использовать в руках опытного мастера. Более высокое разрешение и более низкий динамический диапазон с низким ISO имеют некоторые особые варианты использования с высокими значениями. А именно, пейзажная фотография и некоторые виды студийной фотографии. D800 находится в очень уникальном месте, предлагая качество изображения почти среднего формата в упаковке примерно в 1/10 стоимости. Некоторым студиям ничто не заменит лучшую, и они будут использовать камеры цифрового среднего формата за 40 000 долларов для обеспечения правильного восприятия для своих клиентов. Однако для многих других студий и для многих пейзажных фотографов D800 - воплощение мечты: множество мегапикселей и большой динамический диапазон.

Нет, мегапиксельная гонка, безусловно, еще не закончилась, и она, безусловно, не является ненужной. Конкуренция на всех фронтах приводит к прогрессу на всех фронтах, и это всегда полезно для потребителя.


Потенциал для улучшения

Пройдя немного глубже, чем мои выводы выше, можно сказать, что в этой истории есть нечто большее, чем просто конкуренция на всех фронтах. Технологически, физически и практически существуют ограничения, которые действительно ограничат потенциальный выигрыш, поскольку мы продолжаем увеличивать количество пикселей сенсора. Как только мы достигнем этих пределов, полезные выгоды по разумной цене должны будут быть получены в другом месте. Это может произойти в двух областях: оптика и программное обеспечение.

Технологические ограничения

Технологически, существуют четкие пределы того, насколько вы можете улучшить IQ. Основным источником ухудшения качества изображения в датчиках является шум, и существует множество электронных форм шума, которые можно контролировать. Я думаю, что Sony, с их датчиками Exmor, очень близка к достижению технологических пределов, если они еще не сделали. Они использовали множество патентов для уменьшения источников шума на аппаратном уровне непосредственно в своих датчиках. Основные источники шума являются управляемым темновой ток шума , шум считывания , структурный шум , неравномерность шума , преобразование (или квантования) шума и теплового шума .

И Sony, и Canon используют CDS , или коррелированную двойную выборку , чтобы уменьшить темновой шум. Подход Sony на ощупь более эффективен, но в обоих случаях используется один и тот же подход. Шум считывания является побочным продуктом усиления из-за колебаний тока в цепи. Существует множество запатентованных и экспериментальных подходов к обнаружению изменения напряжения в цепи и коррекции его во время усиления для получения «более чистого и точного» результата считывания. Sony использует собственный запатентованный подход к сенсорам Exmor, в том числе 36,3-мегапиксельный, используемый в D800. Другими двумя типами электронного шума перед преобразованием являются структурный шум и шум неравномерности., Это результат разрывов в отклике цепи и эффективности.

Шаблонный шум является фиксированным аспектом каждого из транзисторов, используемых для создания одного пикселя датчика, и электронных затворов, используемых для инициирования считывания и сброса сигнала. На квантовом уровне практически невозможно сделать каждый отдельный транзистор точно идентичным друг другу, и это создает фиксированный рисунок горизонтальных и вертикальных линий в шуме датчика. Вообще говоря, шаблонный шум вносит незначительный вклад в общий шум и действительно является проблемой только в областях с очень низким SNR или при очень длительных воздействиях. Образцовый шум можно относительно легко устранить, если вы правильно подойдете к проблеме. «Темная рамка» может быть построена путем усреднения нескольких выборок вместе, чтобы создать шаблон шаблонного шума, который можно отличить от цветной рамки для удаления шаблонного шума. По сути, это то, как работает шумоподавление с большой выдержкой, и это также, как можно вручную удалить фиксированный шум от длинных выдержек. На аппаратном уровне фиксированный шаблонный шум может быть уменьшен путем записи в шаблоне, который инвертирует эффекты FPN, так что различия могут добавляться / вычитаться во время чтения, аналогично CDS, тем самым улучшая «чистоту» считывания пикселей. Сегодня существует множество экспериментальных подходов к записи в шаблонах FPN, а также более абстрактных подходов.

Шум неравномерности, часто называемый PRNU или неравномерностью отклика пикселя, является результатом небольших изменений квантовой эффективности (QE) каждого пикселя. QE относится к способности пикселей захватывать фотоны и обычно оценивается в процентах. Например, у Canon 5D III коэффициент QE составляет 47%, что указывает на то, что он достаточно эффективен для регулярного захвата 47% фотонов, которые достигают каждого пикселя. Фактическое QE для каждого пикселя может варьироваться на +/- пару процентов, что создает другой источник шума, поскольку каждый пиксель может не захватывать то же количество фотонов, что и его соседи, несмотря на получение одинакового количества падающего света. PRNU также изменяется с чувствительностью, и эта форма шума может усиливаться при увеличении ISO. PRNU может быть смягчен путем нормализации квантовой эффективности каждого пикселя, сводя к минимуму различия между соседями и по всей площади датчика. Улучшения в QE могут быть достигнуты за счет уменьшения зазора между фотодиодами в каждом пикселе, введения одного или нескольких слоев микролинз над каждым пикселем для преломления падающего света, не являющегося фотодиодом, на фотодиод и использования сенсорной технологии с задней подсветкой (которая сильно перемещается) или все считывающие провода и транзисторы за фотодиодом, что исключает вероятность того, что они могут препятствовать падающим фотонам и либо отражать их, либо преобразовывать их в тепловую энергию.)

Тепловой шум - это шум, создаваемый теплом. Тепло - это, по сути, просто еще одна форма энергии, и она может возбуждать генерацию электронов на фотодиоде так же, как фотон. Тепловой шум вызывается непосредственно под воздействием тепла, часто через горячие электронные компоненты, такие как процессор изображения или АЦП. Это можно уменьшить путем термической изоляции таких компонентов от датчика или путем активного охлаждения датчика.

Наконец, есть шум преобразования или шум квантования. Этот тип шума генерируется из-за собственных неточностей во время АЦП или аналого-цифрового преобразования. Неинтегральное усиление (десятичное усиление с целой и дробной частями) обычно применяется к аналоговому сигналу изображения, считанному с датчика, при оцифровке изображения. Поскольку аналоговый сигнал и коэффициент усиления являются действительными числами, цифровой (интегральный) результат преобразования часто не согласуется. Усиление 1 даст один ADU на каждый электрон, захваченный пикселем, однако более реалистичное усиление может составить 1,46, и в этом случае вы можете получить 1 ADU на электрон в некоторых случаях и 2 ADU на электрон в других случаях. Это несоответствие может вносить шум преобразования / квантования в цифровой выход после АЦП. Этот вклад в шум довольно низкий, и производит довольно точное отклонение шума от пикселя к пикселю. Это часто довольно легко удалить с помощью программного шумоподавления.

Удаление электронных форм шума может улучшить черную точку и чистоту черного изображения. Чем больше форм электронного шума вы можете устранить или смягчить, тем лучше будет отношение сигнал / шум даже при очень низких уровнях сигнала. Это основной фронт, в котором Sony добилась значительного прогресса с помощью своих датчиков Exmor, что открыло возможность настоящего динамического диапазона 14 ступеней с поистине потрясающим восстановлением теней. Это также основная область, в которой отстают многие конкурирующие технологии изготовления датчиков, в частности, датчики Canon и среднего формата. В частности, датчики Canon имеют очень высокие уровни шума считывания, более низкие уровни нормализации QE, более низкое общее QE и используют только CDS для уменьшения темнового шума в своих датчиках. Это приводит к гораздо меньшему общему динамическому диапазону,

Как только все формы электронного шума будут уменьшены до уровней, на которых они больше не будут иметь значения, мало кто из производителей сможет сделать что-то для улучшения самих датчиков. Как только эта точка достигнута, единственной вещью, которая действительно будет иметь значение с точки зрения квантовой эффективности на пиксель, является площадь пикселя ... и с почти идеальными электронными характеристиками мы могли бы, вероятно, выдержать размеры пикселей, значительно меньшие, чем у зеркальных сенсоров с наивысшей плотностью сегодня (это будет Nikon D800 с 4,6 микронными пикселями, Canon 7D с 4,3 микронными пикселями и, в конечном счете, Nikon D3200 с 3,8 микронными пикселями). Датчики сотового телефона используют пиксели размером около 1 микрона и продемонстрировали, что такие пиксели жизнеспособны и могут производить довольно приличный IQ. Та же технология в DSLR может пойти еще дальше с максимальным шумоподавлением,

Физические ограничения

Помимо технологических ограничений для совершенства качества изображения, существует несколько физических ограничений. Двумя основными ограничениями являются фотонный шум и пространственное разрешение . Это аспекты физической реальности, которые мы не можем контролировать. Они не могут быть уменьшены с помощью технологических усовершенствований и присутствуют (и были) независимо от качества нашего оборудования.

Фотонный шум или фотонный выстрелШум, является формой шума из-за непредсказуемой природы света. На квантовом уровне мы не можем точно предсказать, какой пиксель может ударить фотон или как часто фотоны могут ударить один пиксель, а не другой. Мы можем приблизительно подогнать удары фотонов к кривой вероятности, но мы никогда не сможем сделать идеальную подгонку, поэтому фотоны от равномерного источника света никогда не будут идеально и равномерно распределяться по площади сенсора. Этот физический аспект реальности производит большую часть шума, с которым мы сталкиваемся на наших фотографиях, и усиление этого вида шума усилителями датчика является основной причиной, по которой фотографии становятся более шумными при более высоких настройках ISO. Более низкие отношения сигнал / шум означают, что общий диапазон сигналов для захвата и усиления фотонов меньше, таким образом, более высокое SNR может помочь смягчить эффекты фотонного шума и помочь нам достичь более высоких настроек ISO ... однако сам фотонный шум не может быть устранен, и всегда будет ограничением для IQ цифровой камеры. Программное обеспечение может сыграть роль в минимизации шума от фотонного выстрела, и, поскольку в свете существует некоторая предсказуемость, усовершенствованные математические алгоритмы могут устранить подавляющее большинство этой формы шума после того, как фотография была сделана и импортирована в формате RAW. Единственным реальным ограничением здесь будет качество, точность и точность программного обеспечения по снижению шума. продвинутые математические алгоритмы могут устранить подавляющее большинство этой формы шума после того, как фотография была сделана и импортирована в формате RAW. Единственным реальным ограничением здесь будет качество, точность и точность программного обеспечения по снижению шума. продвинутые математические алгоритмы могут устранить подавляющее большинство этой формы шума после того, как фотография была сделана и импортирована в формате RAW. Единственным реальным ограничением здесь будет качество, точность и точность программного обеспечения по снижению шума.

Пространственное разрешение - это еще один физический аспект двухмерных изображений, с которым нам приходится работать. Пространственные частоты или двумерные формы волны различной яркости представляют собой способ концептуализации изображения, проецируемого объективом и записываемого датчиком. Пространственное разрешение описывает масштаб этих частот и является фиксированным атрибутом оптической системы. Когда дело касается датчиков, пространственное разрешение является прямым следствием размера датчика и плотности пикселей.

Пространственное разрешение часто измеряется в парах линий на миллиметр (lp / mm) или в циклах на миллиметр. D800 с его 4,3 микронными пикселями или 4912 строками пикселей на 24 мм высоты сенсора способен работать с 102,33 lp / мм. Интересно, что Canon 7D с 3456 рядами пикселей при высоте сенсора 14,9 мм способен работать на 115,97 lp / мм ... более высокое разрешение, чем D800. Аналогично, Nikon D3200 с 4000 рядами пикселей при 15,4 мм высоты сенсора будет способен работать с 129,87 lp / мм. И 7D, и D3200 - это датчики APS-C, или датчики с кадрированной рамкой ... по физическим размерам меньше, чем полнокадровый сенсор D800. Если бы мы продолжали увеличивать количество мегапикселей в полнокадровом датчике до тех пор, пока они не будут иметь тот же размер пикселя, что и D3200 (3,8 микрона), мы могли бы создать сенсор с разрешением 9351x6234 пикселя или 58,3 мегапикселя. Мы могли бы довести эту мысль до крайности, и предположим, что возможно создать полнокадровый сенсор DSLR с тем же размером пикселя, что и сенсор в iPhone 4 (который, как известно, делает несколько очень хороших фотографий с IQ, которые, хотя и не так хороши, как в DSLR, более чем приемлемо), что составляет 1,75 мкм. Это будет преобразовано в сенсор 20571x13714 пикселей, или 282.1mp! Такой датчик будет способен с пространственным разрешением 285,7 lp / mm, число, которое, как вы скоро увидите, имеет ограниченную применимость.

Реальный вопрос заключается в том, будет ли такое разрешение в форм-факторе DSLR полезным. Ответ на это потенциально, Пространственное разрешение сенсора представляет собой верхний предел возможностей всей камеры, при условии, что у вас был соответствующий объектив, способный выдавать разрешение, достаточное для максимизации потенциала сенсора. Объективы имеют свои собственные физические ограничения по пространственному разрешению проецируемых ими изображений, и эти ограничения не являются постоянными ... они различаются в зависимости от диафрагмы, качества стекла и коррекции аберрации. Дифракция - это еще один физический атрибут света, который уменьшает максимальное потенциальное разрешение при прохождении через все более узкое отверстие (в случае линзы это отверстие является апертурой). Оптические аберрации или недостатки в преломлении света линзой, являются еще одним физическим аспектом, который уменьшает максимальное потенциальное разрешение. В отличие от дифракции, оптические аберрации увеличиваются при расширении апертуры. У большинства линз есть «сладкое пятно», в котором эффекты оптических аберраций и дифракции примерно эквивалентны, и линза достигает своего максимального потенциала. «Идеальный» объектив - это объектив, который не имеет каких-либо оптических аберраций и поэтомудифракция ограничена . Линзы часто становятся дифракционными, ограниченными примерно f / 4.

Пространственное разрешение линзы ограничено дифракцией и аберрациями, и, поскольку дифракция увеличивается, когда диафрагма закрывается, пространственное разрешение уменьшается с размером входного зрачка. При f / 4 максимальное пространственное разрешение идеальной линзы составляет 173 lp / mm. На диафрагме f / 8 дифракционная линза способна выдерживать 83 lp / мм, что примерно столько же, сколько у большинства полнокадровых зеркальных фотокамер (за исключением D800), диапазон которых составляет около 70-85 lp / мм. При f / 16 дифракционно-ограниченный объектив способен всего лишь на 43 lp / мм, что составляет половину разрешения большинства полнокадровых камер и менее половины разрешения большинства камер APS-C. Более широкое, чем f / 4, для объектива, на который все еще влияют оптические аберрации, разрешение может быстро упасть до 60 lp / mm или менее и всего до 25-30 lp / mm для сверхбыстрого широкоугольного f / 1.8 или более быстрого простого , Возвращаясь к нашему теоретическому 1. Датчик FF 75 микрон пикселей 282mp ... он будет способен с пространственным разрешением 285 lp / mm. Вам понадобится идеальный объектив с дифракционной диафрагмой f / 2.4 для достижения такого большого пространственного разрешения. Такой объектив потребует экстремальной коррекции аберраций, что значительно увеличивает стоимость. Существуют некоторые объективы, которые могут достигать почти идеальных характеристик при еще более широкой диафрагме (вспоминается специализированная линза от Zeiss, которая предположительно способна выдерживать около 400 lp / мм, что требует апертуры около f / 1,6-f / 1,5), однако они редки, узкоспециализированы и чрезвычайно дороги. Намного легче достичь совершенства в диапазоне f / 4 (если последние несколько десятилетий производства линз являются какой-либо подсказкой), что указывает на то, что максимальное жизнеспособное и экономически эффективное разрешение для объектива составляет около 173 lp / мм или меньше на ощупь. он был бы способен к пространственному разрешению 285 lp / mm. Вам понадобится идеальный объектив с дифракционной диафрагмой f / 2.4 для достижения такого большого пространственного разрешения. Такой объектив потребует экстремальной коррекции аберраций, что значительно увеличивает стоимость. Существуют некоторые объективы, которые могут достигать почти идеальных характеристик при еще более широкой диафрагме (вспоминается специализированная линза от Zeiss, которая предположительно способна выдерживать около 400 lp / мм, что требует апертуры около f / 1,6-f / 1,5), однако они редки, узкоспециализированы и чрезвычайно дороги. Намного легче достичь совершенства в диапазоне f / 4 (если последние несколько десятилетий производства линз являются какой-либо подсказкой), что указывает на то, что максимальное жизнеспособное и экономически эффективное разрешение для объектива составляет около 173 lp / мм или меньше на ощупь. он был бы способен к пространственному разрешению 285 lp / mm. Вам понадобится идеальный объектив с дифракционной диафрагмой f / 2.4 для достижения такого большого пространственного разрешения. Такой объектив потребует экстремальной коррекции аберраций, что значительно увеличивает стоимость. Существуют некоторые объективы, которые могут достигать почти идеальных характеристик при еще более широкой диафрагме (вспоминается специализированная линза от Zeiss, которая предположительно способна выдерживать около 400 lp / мм, что требует апертуры около f / 1,6-f / 1,5), однако они редки, узкоспециализированы и чрезвычайно дороги. Намного легче достичь совершенства в диапазоне f / 4 (если последние несколько десятилетий производства линз являются какой-либо подсказкой), что указывает на то, что максимальное жизнеспособное и экономически эффективное разрешение для объектива составляет около 173 lp / мм или меньше на ощупь. 4 объектива для достижения такого пространственного разрешения. Такой объектив потребует экстремальной коррекции аберраций, что значительно увеличивает стоимость. Существуют некоторые объективы, которые могут достигать почти идеальных характеристик при еще более широкой диафрагме (вспоминается специализированная линза от Zeiss, которая предположительно способна выдерживать около 400 lp / мм, что требует апертуры около f / 1,6-f / 1,5), однако они редки, узкоспециализированы и чрезвычайно дороги. Намного легче достичь совершенства в диапазоне f / 4 (если последние несколько десятилетий производства линз являются какой-либо подсказкой), что указывает на то, что максимальное жизнеспособное и экономически эффективное разрешение для объектива составляет около 173 lp / мм или меньше на ощупь. 4 объектива для достижения такого пространственного разрешения. Такой объектив потребует экстремальной коррекции аберраций, что значительно увеличивает стоимость. Существуют некоторые объективы, которые могут достигать почти идеальных характеристик при еще более широкой диафрагме (вспоминается специализированная линза от Zeiss, которая предположительно способна выдерживать около 400 lp / мм, что требует апертуры около f / 1,6-f / 1,5), однако они редки, узкоспециализированы и чрезвычайно дороги. Намного легче достичь совершенства в диапазоне f / 4 (если последние несколько десятилетий производства линз являются какой-либо подсказкой), что указывает на то, что максимальное жизнеспособное и экономически эффективное разрешение для объектива составляет около 173 lp / мм или меньше на ощупь. Существуют некоторые объективы, которые могут достигать почти идеальных характеристик при еще более широкой диафрагме (вспоминается специализированная линза от Zeiss, которая предположительно способна выдерживать около 400 lp / мм, что требует апертуры около f / 1,6-f / 1,5), однако они редки, узкоспециализированы и чрезвычайно дороги. Намного легче достичь совершенства в диапазоне f / 4 (если последние несколько десятилетий производства линз являются какой-либо подсказкой), что указывает на то, что максимальное жизнеспособное и экономически эффективное разрешение для объектива составляет около 173 lp / мм или меньше на ощупь. Существуют некоторые объективы, которые могут достигать почти идеальных характеристик при еще более широкой диафрагме (вспоминается специализированная линза от Zeiss, которая предположительно способна выдерживать около 400 lp / мм, что требует апертуры около f / 1,6-f / 1,5), однако они редки, узкоспециализированы и чрезвычайно дороги. Намного легче достичь совершенства в диапазоне f / 4 (если последние несколько десятилетий производства линз являются какой-либо подсказкой), что указывает на то, что максимальное жизнеспособное и экономически эффективное разрешение для объектива составляет около 173 lp / мм или меньше на ощупь.

Когда мы учтем физические ограничения в уравнении, когда гонка мегапикселей закончится, мы обнаружим, что (при условии почти технологического совершенства) самое высокое экономически эффективное разрешение составляет около 173 lp / мм. Это около 103-мегапиксельного полнокадрового или 40-мегапиксельного датчика APS-C. Следует отметить, что повышение разрешения датчика до такого высокого уровня приведет к преимуществам только во все более узкой полосе диафрагмы около f / 4, где производительность объектива является оптимальной. Если коррекция оптических аберраций станет проще, мы сможем добиться более высокого разрешения, выдвигая 200 lp / mm, но опять же, такие разрешения будут возможны только при максимальной апертуре или около нее, где, как и на всех других апертурах, общее разрешение вашей апертуры камера будет ниже, потенциально намного ниже, чем то, на что способен сам датчик.


Итак, когда заканчивается гонка мегапикселей?

Отвечать на этот вопрос не совсем то, на что, я полагаю, кто-то может ответить. В конечном счете, это личный выбор, и он будет зависеть от множества факторов. Некоторым фотографам всегда может потребоваться тот потенциал, который датчики с более высоким разрешением могут предложить при идеальной диафрагме, при условии, что они фотографируют сцены со все более мелкими деталями, которые требуют такого разрешения. Другие фотографы могут предпочесть улучшенное восприятие резкости, которое достигается улучшением характеристик датчиков с более низким разрешением. Я полагаю, что для многих фотографов мегапиксельная гонка уже закончилась: более 20 мегапикселей в пакете FF DSLR более чем достаточно. Кроме того, многие фотографы видят качество изображения в совершенно ином свете, предпочтение частоты кадров и возможность непрерывной съемки большего количества кадров с более низким разрешением имеют первостепенное значение для их успеха в качестве фотографа. В таких случаях многие поклонники Nikon указали, что около 12 мегапикселей более чем достаточно, если они могут захватывать 10 кадров в секунду с четкой четкостью.

Технологически и физически, есть еще огромный потенциал для роста и продолжения роста с точки зрения мегапикселей и разрешения. Где гонка заканчивает нас до вас. Разнообразие опций на столе никогда не было выше, чем сегодня, и вы можете выбрать комбинацию разрешения, размера сенсора и возможностей камеры, таких как AF, ISO и DR, которые соответствуют вашим потребностям.

Йриста
источник
Как только мы доберемся до стадии, когда сможем сделать снимок для рекламного щита 14x48 футов с разрешением 300 точек на дюйм с цифровым зумом, эквивалентным 2400 мм, я не смогу увидеть, как заканчивается гонка до этого, и она может продолжиться и после. Насколько я могу судить, это равняется 14 * 12 * 300 * 48 * 12 * 300 * (2400/35) ^ 2/1 000 000 = 40 950 638 мегапикселей. Если вы отмените требование цифрового зума, оно все равно будет 8709 мегапикселей. На 8709MP у датчика полного кадра шириной 36 мм ширина пикселя составляет около 208 нм. Процессоры Intel 2012 года используют 22-нм технологию .
BeowulfNode42
... продолжение. Я понимаю, что видимые световые волны больше, чем это, на 390 ~ 700 нм. Но у нас все еще есть справедливый путь, прежде чем это станет критически ограниченным.
BeowulfNode42
Я не уверен, что вы имеете в виду о цифровом зуме. Это в основном расширение в посте, и оно не даст вам где-нибудь удаленно близко к 300ppi при 14x48 футах. Я имею в виду, что вы, конечно, могли бы сделать это ... но в этом нет никакого смысла ... у вас просто были бы очень размытые детали изображения. Может также придерживаться печати на 15ppi. Что касается шага пикселей, когда они достигают 700 нм, они фильтруют красный свет. На 550 нм они фильтруют зеленый свет, а на 460 нм - синий свет. Там никогда не будет 208 нм пикселей для видимого света.
Ириса
Что касается размеров пикселей сегодня ... следующее поколение датчиков малого форм-фактора будет использовать пиксели 0,95 мкм ... это 950 нм. Следующее поколение после этого, вероятно, будет 825 нм, после чего мы достигнем того ограничения длины волны ... Я не думаю, что мы увидим 700 нм пикселей в любом датчике. Конечно, эти пиксели не будут использоваться в датчиках FF или APS-C в течение длительного времени, но с технической точки зрения, мы уже приближаемся к мегапиксельному пределу (ссылаясь на шаг в пикселях). Наконец, это не так. не очень логично применять размеры транзисторов процессора к шагам пикселей. Intel использует 22 нм ...
Jrista
... транзисторы. Пиксели разные. Площадь пикселей имеет решающее значение для собираемости света, что напрямую связано с уровнем шума. Пиксель 22 нм просто нелогичен. Размеры сенсорных транзисторов уже становятся довольно маленькими. Canon все еще использует 500 нм, но в последнем поколении использовались 180 нм транзисторы, а в более новых поколениях используется 90 нм, а некоторые даже 65 нм. Следующие остановки для размера сенсорного транзистора - 45 нм и, возможно, 32 нм (хотя я действительно не ожидаю увидеть использование 32 нм до шага пикселя 825 нм, если мы даже увидим его там, поскольку в BSI это не требуется)
jrista
7

Помимо проблем с памятью и скоростью, наличие большего количества мегапикселей сделает абсолютно каждую сделанную вами фотографию лучше. Может быть, только немного лучше в некоторых случаях, но это звучит как нечто стоящее для меня.

Если у вас когда-либо было изображение, страдающее от муара (цветовой узор):

Артефакты лабиринта:


(источник: gol.com )

Aliasing:

http://cdn.asia.cnet.com/i/r/2005/dc/39095631/4.jpg

Цветная окантовка, ложные детали, отсутствие цветных деталей или любые другие артефакты демозаики - тогда ваши проблемы будут решены, если у вас будет больше мегапикселей.

В конце концов, я вижу 80-100 Мп зеркальные сенсоры, в этот момент вам не нужно каждый раз сохранять каждый пиксель, но режим RAW с пониженной частотой дискретизации с пониженным разрешением, как например, mRAW от Canon, предоставит вам изображение с исключительной цветовой детализацией, аналогичной достижимо с датчиками Foveon, но с гораздо более высоким разрешением.

Мэтт Грум
источник
1
Одна заметка о Canon s / mRAW. Я использовал эти форматы в течение пары месяцев после покупки моего Canon 7D. Хотя они и называются RAW, они очень далеки от реального собственного формата RAW с точки зрения постобработки. При обработке файла mRAW я заметил замечательные ограничения в отношении того, насколько далеко я могу увеличить экспозицию, насыщенность, тонирование и т. Д. По сравнению с исходным необработанным. Во многих случаях mRAW с треском проваливался при попытке восстановить блики или поднять тени. Даже с датчиком 100 мегапикселей я бы все равно предпочел нативный RAW, так как предварительная интерполяция пикселей накладывает множество ограничений.
Йриста
«Цветная окантовка, ложные детали, отсутствие цветных деталей или любые другие артефакты демозаики - тогда ваши проблемы будут решены, если у вас будет больше мегапикселей». Я всегда предполагал, что цветопередача создается линзой, а не сенсором: как бы это разрешило более высокое разрешение сенсора? Разве это не сделало бы это «хуже» вместо этого, то есть раздвинуло границы линз, чтобы артефакты и общие оптические дефекты были более заметными?
MattiaG
@MattiaGobbi: он имеет в виду артефакты демозаики, которые включают в себя форму цветовой окантовки, которая является результатом очень простых алгоритмов демозаики, а не цветовой окраски, создаваемой аберрациями линз.
rista
@jrista - Спасибо, я посмотрю на это. Я не могу не думать, что демозаика в его основной форме должна просто сделать изображение более мягким, поскольку три из четырех пикселей в конечном изображении имеют, если можно так выразиться, цвет, который является средним из цветов окружающего пикселя. Это также объясняет низкую точность цвета по краям. Могут ли более сложные артефакты генерироваться с помощью алгоритмов, предназначенных для повышения резкости и цвета в процессе демоизлучения?
MattiaG
@MattiaGobbi: Цель демозаики не состоит в том, чтобы сделать изображение более мягким ... его интерполяция отдельных цветовых каналов от датчика Байера в пиксели RGB. Есть немало алгоритмов демозаики. Одним из наиболее распространенных является AHD demosaicing, который представляет собой взвешенный алгоритм, который устраняет большинство цветных искажений и дает довольно резкие результаты. Существует также целый ряд других подходов, которые используются в RAW-редакторах с открытым исходным кодом и инструментах астрофотографии, которые быстрее, точнее, предназначены для извлечения как можно большего количества деталей и т. Д.
jrista
2

Я не совсем не согласен с тем, что сказали другие, но ответ отчасти зависит от того, что вы больше всего цените. Меня больше всего интересуют высокие показатели ISO и низкий уровень шума, при этом разрешение пикселей важно, но вторично. У других очень разные приоритеты. У меня 24-мегапиксельная камера APSC A77, которая находится на переднем крае в производительности APSC mp, но заметно уступает некоторым камерам APSC в областях, которые меня больше всего волнуют.

Посмотрев на результаты D700, D3, D3s, D3x, 5DMkII, 5DMkIII, A800 и D4, я пришел к выводу, что в настоящее время мегапиксельная гонка опередила высокие показатели ISO и что в настоящее время для моих целей «самая лучшая» Камера октябрь 2009 года выпустила Nikon D3s. По числам больше ничего не соответствует этому, и, насколько я понимаю, производительность действительно работает в реальном мире, ничто иное не подходит близко.


Следующий вид материала имеет тенденцию вызывать пламенные войны. Я пытаюсь просто описать то, что я вижу. Глаза других людей могут работать по-другому :-).

Я лично разочарован в D800, и это сенсор на 36 мп. Я надеялся на что-то, что было бы яснее на голову выше D700 и могло бы мягко сместить D3s.

Датчики DXOMark оценивают оценку ISO при слабом освещении

Это ни в коем случае не окончательное руководство по тому, как хорошо камера работает в таких ситуациях в реальных условиях, но это хорошее руководство к тому, что можно ожидать. В рейтинге указывается настройка ISO, при которой камера просто соответствует 3 минимальным требованиям.

4-летний D700 имеет низкий уровень ISO для датчика DxO 2303 ISO, а для D800 - 2853 ISO. Новый D4 имеет рейтинг 2965 ISO, и когда-то королем этой меры стали (ставшие легендарными) D3s с 3253 ISO. НОэти оценки корректируются до стандартного размера изображения 12 мегапикселей, при этом рейтинг ISO при тестировании масштабируется с коэффициентом square_root (мегапиксели / 12 мегапикселей). И наоборот, чтобы получить то, что они увидели на тесте, вы масштабируете скорость вниз на sqrt (12 / mp). Таким образом, D800 с 36-мегапиксельным коэффициентом на отчётном графике в 0f sqrt (36/12) = sqrt (3) = 1,732 выше, чем фактически измерено. Таким образом, они измерили это как 2853 / 1.73 = ~ 1650 ISO. Обоснование, приведенное для масштабирования, заключается в том, что «шумность» изображения математически уменьшается за счет понижающей дискретизации из-за усреднения информации в соседних ячейках. В теории имеет смысл масштабирование с помощью коэффициента, связанного с sqrt (мегапиксели). Но, глядя на изображения, я не уверен. Они говорят, что камера с более высоким абсолютным шумом и отношением сигналов на пиксель, но с большим количеством мегапикселей, будет производить улучшенный результат при уменьшении масштаба. Математика говорит да. Глазная система мозга говорит, что эффект намного меньше, чем предполагает масштабирование. Я мог бы, вероятно, выкопать конкретные примеры, из которых я сделал эти выводы некоторое время назад, но это субъективно, и есть достаточно сравнений, чтобы каждый мог найти свою любимую версию.

EOS 5D MkII (NOT III) имеет рейтинг DXO ISO 1815 против ISO 2303 для D700. Но сравнение изображений одинаковых сцен, снятых в одинаковых условиях освещения с эквивалентными объективами при высоких настройках ISO и преобразованных в один и тот же размер изображения, показывает чрезвычайно существенную разницу между ними. Настолько здорово, что я бы не стал рассматривать 5DkII даже по одной этой причине.

Я еще не видел достаточно выхода D800, чтобы быть непреклонным в выводах, но то, что я видел, указывает на то, что подержанный D700 может быть очень привлекательным и, возможно, превосходным выбором, если ваш приоритет - низкая освещенность и высокая чувствительность ISO. , И D3s снова на голову лучше.


Превосходная статья "должен прочитать" . Дополняет превосходный выпуск JRista.
Шум, динамический диапазон и разрядность в цифровых зеркальных фотокамерах

Также относится к:

IRIS - бесплатное программное обеспечение для обработки изображений с предвзятым отношением к астрономической фотографии - но полезное для многих других.

Бесплатное программное обеспечение для обработки изображений IMAGEJ от US NIH

Рассел МакМахон
источник
Можете ли вы предоставить ссылку, которая показывает изображения 5D2 и D700 с одинаковыми сценами, снятыми в одинаковых условиях освещения с эквивалентными объективами при высоких настройках ISO и преобразованными в один и тот же размер изображения? Мне трудно поверить, что разница «чрезвычайно значительна»
Мэтт Грум
@MattGrum - я постараюсь найти изображения, которые убедили меня в том, что D700 был моей конечной целью (если мы игнорируем D3s). Я ждал D700 или чего-то еще, поэтому D800 - огромное разочарование. Чудесная игрушка, но не следующий шаг к «видеть в темноте», на который я надеялся. У Sony будет 2 x FF позже в этом году, и один должен использовать датчик D800 более или менее, таким образом, может быть некоторая надежда для другого. НО у Sony очень плохая запись с высоким ISO-шумом по сравнению с Nikon с тем же сенсором. Мой A700 был <D300 до версии 4 программного обеспечения.
Рассел МакМахон
3
Также есть момент, который часто упускается при обсуждении этой проблемы, а именно то, что вы можете применить более сильное шумоподавление к изображениям с высоким мегапикселем без артефактов. Это связано с тем, что шум гораздо более мелкозернистый и попадает между деталями, а не затемняет их. Если прямое усреднение с понижением частоты дискретизации улучшает шум в 1,73 раза, сложная схема шумоподавления должна быть способна работать намного лучше. При фиксированном количестве входящего света увеличение мегапикселей дает вам больше информации (о том, куда падает свет), даже если уровень шума на пиксель выше.
Мэтт Грум
2

Раньше я думал, что депутаты переоценены, пока я не провел эксперимент с передискретизацией. Вдохновленный эмпирическим правилом сэмплирования, чтобы сэмплировать вдвое больше необходимой частоты Волны 22K сэмплируются с 44k, но если вы нарисуете фигуры, вы получите только волну, если она находится в идеальной фазе. Вы также можете рисковать выборкой только нулей. Вам нужно как минимум 4-кратное передискретизация, чтобы получить волну и ее форму (это может быть пилообразная или синусоида, вы не можете знать с 2-кратной частотой дискретизации). Профессиональная аудио передача сэмпла изнутри 192 кГц, а затем уменьшение до 48 тыс. Или 44 тыс.

Я обнаружил, что то же самое относится и к фотографиям - если вы хотите получить изображение размером 1024x768, лучшая частота, которую вы можете достичь, это когда каждый второй пиксель темный, а чередующиеся каждые вторые пиксели яркие (давайте назовем это текстурой). Если вы возьмете изображение с разрешением 1024x768, вы можете пропустить фазу этой текстуры, или оно может просто размыться из-за низкого «истинного системного разрешения», или демосайки Байера наверняка испортят его. Таким образом, вам нужно захватить как минимум изображение 4096x3072 без учета демосайкинга Байера, поэтому я бы удвоил это для учета байера, т.е. 8192x6144.

Для получения выгоды понижающая выборка должна быть лучше, чем билинейная или бикубическая. Лучше всего использовать фильтр на основе sinc, например, lanzcos.

1: 1 против передискретизации с понижением частоты с помощью lanczos:

оверсемплингом

Майкл Нильсен
источник
Хорошие моменты. Обратите внимание, что поскольку изображение является 2D-изображением, увеличение MP является квадратом частоты передискретизации. Таким образом, 2-кратная передискретизация в 4 раза больше MP, а 4-кратная избыточная выборка в 16 раз больше MP, 8-кратная избыточная выборка в 64 раза больше MP.
BeowulfNode42
Я знаю. обратите внимание, что я не (в отличие от большинства ппл) не считаю разрешение в МП. Я работаю с камерами в разных пропорциях (например, 1x12000, то есть камера 0,012 мегапикселя, но разрешение по одной оси было лучше, чем у камеры 4: 3 36 мегапикселей). Вы можете увидеть это в моих примерах разрешения.
Майкл Нильсен
1

Раньше я считал, что мегапиксельная гонка глупа, пока я не понял, что высококачественные 36-Мп камеры делают бюджетную (но вполне пригодную для использования) передачу намного более доступной. Если кому-то нужно купить камеру, способную печатать рекламные щиты, - это здорово! Тем временем, остальные из нас получают много снимков (для наших скромных потребностей) на наших iPhone и Prosumer Nikons.

Ричард
источник
IPhone 4 и некоторые из последних Android делают потрясающие фотографии. Я ожидаю, что через несколько лет они полностью съедят рынок p + s. И я ожидаю, что они съедят на рынок нижнего уровня superzoom / dslr. Хорошей новостью является то, что закон Мура действует, поэтому наши лучшие зеркальные фотокамеры APS-C будут продолжать улучшаться.
Пэт Фаррелл
Закон Мура имеет значение и в оптике? Я имею в виду, что «цифровая» часть, где может работать закон Мура, начинается только внутри корпуса камеры.
Эса Пауласто
0

Я дам вам краткий и полезный ответ (надеюсь)

Множество ответов, приведенных до меня, имеют отличную информацию, поэтому не отклоняйте их

Но чтобы ответить на вопрос: как часто будет полезен 36MP? Зависит от вашей ситуации любитель, который никогда не печатает и отображает только в цифровом виде. Никогда.

Любитель, который иногда печатает. Иногда, если иногда печать больше, чем A4

Pro, по разным причинам. Довольно часто

Для людей, которые никогда не печатают или не выходят больше, чем размер плаката, вы никогда не увидите никакой полезности в чем-то более 10-12, и у этого есть недостатки, например, при съемке RAW (вы все снимаете RAW, не так ли? ) размеры изображений на 21MP 5DmkII составляют около 24 МБ, мне сказали, что размеры изображений на D800 составляют около 30 МБ, что позволяет очень быстро заполнять карты. Так что если у вас есть хорошая камера на 10-12 Мп и вы не печатаете больше, чем постер, вы получите тройное количество изображений на карте и не сможете заметить разницу, чем если бы вы потратили на D800 гораздо больше

надеюсь, это поможет

Ричард
источник
3
Как насчет обрезки? Например, любитель без про-уровня ультра-телеобъектив. Разве мегапиксели не помогут?
Имре
1
Я с @Imre здесь ... больше мегапикселей имеет первостепенное значение, когда вы не можете позволить себе объективы стоимостью более 10000 долларов США, необходимые для того, чтобы охватить вас необходимыми фотографиями. Кадрирование - единственная альтернатива, и такая камера, как D800, предлагает поразительные возможности кадрирования. Что касается космоса ... космос дешев. Вы можете получить 128 ГБ пространства CF за пару сотен долларов, что составляет менее 10% от стоимости самого D800. Условно говоря, 30-мегапиксельная фотография - это небольшая цена за IQ и возможность обрезки, которые вы получаете.
Йриста
Роберт Капа, как известно, сказал: «Если ваши фотографии недостаточно хороши, вы недостаточно близки». Обрезка после факта никогда не заменяет обучения правильному кадру.
Ричард
Обрезка по факту никогда не заменяет обучения правильному кадру. Если вы не снимаете диких животных, вам будет нечасто нуждаться в объективе длиннее 200 мм, а на этом фокусном расстоянии или десятках объективов есть десятки объективов за довольно дешевую цену. Работая в этой отрасли, я когда-либо использовал объектив длиной более 200 мм только в двух обстоятельствах (для Формулы 1, где в целях безопасности мы не могли сблизиться с живой природой). Наиболее распространенными являются 50 мм, 85 мм и 100 мм, поэтому 24-70 и 70-200 покроет все
Ричард
1
Да, если вы не снимаете дикую природу - это именно то, что любят делать многие любители.
Имре
0

Я только что получил свой D800E, на который я перешел с D200. Я измерил 100 л / мин с помощью этой вещи, используя автофокус с сигмой 24 1,8 на F4. Я еще ничего не напечатал, так как у меня это было всего 2 дня. Я смог возбудить муар при съемке тестовой мишени, но он был виден только на мониторе, CaptureNX2 устранил его с низким демосиаком. У меня 55 микро никкор, который выглядит острее, но он действительно не может быть лучше, чем 100 из-за датчика. Большим преимуществом является, конечно, то, что 100 л / мин распределяется по датчику FF, и это много реальной недвижимости. Наконец, я могу снимать без необходимости так плотно сочинять кадр. Я могу даже снимать 645 или квадрат - это будет большая свобода для моего стиля, где я люблю кадрировать для объекта. или, по крайней мере, это то, на что я надеюсь

Карл Валле
источник
-3

Никто не делал великолепных цифровых фотографий на протяжении десятилетий. На рубеже этого столетия многие думали, что фильм намного лучше. В наши дни этот аргумент исчерпан.

Неверно, что чем больше пикселей, тем четче изображение, но существуют ограничения из-за дифракции линзы, которые обеспечивают ограничение. Конечно, если вы используете сенсор большего размера, вы можете избежать этой проблемы для практического сенсора, поэтому многие профессионалы теперь продвигаются дальше 35 мм (полный кадр) и на изображения 6x4,5.

Часто количество мегапикселей - просто маркетинговый пух, чтобы поглотить людей, которые не знают лучше. Но иногда чем больше, тем лучше.

Это более сложная тема, чем предубеждения вашего вопроса.

Пэт Фаррелл
источник
То, что вы говорите о дифракции, является своего рода правдой. У Roger Cicala на lensrentals.com есть хороший пост в блоге с цифрами, которые показывают (небольшой) эффект дифракции.
Хокон К. Олафсен