Když megapixely škodí…
Kapitoly článků
Je nám jasné, že řada uživatelů podstatu tohoto problému zná, ale myslíme, že nebude na škodu jednodušším způsobem vysvětlit, proč jsou vysoké počty megapixelů na škodu. Základní problém je v tom, že výrobci na snímač stejných rozměrů (který má být co možná nejmenší, aby se jich z jednoho waferu dalo vyrobit co nejvíce) snaží dostat maximum světločidných buněk - pixelů - doslova mega pixelů. Důsledkem je, že rozteč pixelů je čím dál tím menší.
V diskusích se často objevuje argument, který jako řešení problému předkládá nastavení nižšího rozlišení v těle aparátu - ještě se k němu vrátíme.
Šum
Důsledkem prvního problému, který malé pixely způsobují, je šum. Pokud si uvědomíme, že nezávisle na tom, jak vysoké má snímač rozlišení, na něj dopadá stejné množství světla, se původ problému rýsuje skoro sám. Představte si, že na plochu, která náleží jednomu konkrétnímu pixelu, dopadá určité množství světla - řekněme N fotonů. Pokud použijeme snímač s dvojnásobným rozlišením a na plochu, která původně připadala jednomu pixelu, se nyní vměstnají dva, připadne každému z nich jen polovina z těch N fotonů, tedy N/2. Základní úroveň šumu obou snímačů je sice totožná, ale úroveň signálu, který vytvoří polovina světla, je rovněž poloviční, takže se šum dostává do dominantnějšího postavení (oproti snímači o nižším rozlišení).
Dynamický rozsah
Termín dynamický rozsah označuje schopnost zachytit co největší rozmezí jasových hodnot v rámci jedné scény (jednoho snímku). Pokud má snímač nízký dynamický rozsah, jsou důsledkem přepaly (jednolitá bílá plocha) ve světlých částech scény nebo jednolité černé plochy namísto prokreslených stínů.
Dynamický rozsah také souvisí s velikostí pixelu, respektive fotodiody. Fotodiodu si můžeme představit jako odměrku a dopadající světlo jako nalévanou vodu. Pokud si vezmete velkou a malou odměrku a do každé nalijete půl litru vody, obě tento objem snadno pojmou. Pokud ale té vody (světla) bude výrazně víc, menší odměrka začne přetékat a už není schopna určit, jestli té vody byl litr, dva nebo tři. Bude možné určit jen tolik, že dosáhla maxima (v případě fotodiody = bílá). Stejně tak dosáhnou i fotodiody svého maxima a není z nich možné dostat informaci, zda bylo světla více či méně - všechny pixely, které šly přes maximum, budou bílé, přepálené.
A právě tady se ukazuje, jak chybný je argument doporučující nastavit v aparátu nižší rozlišení. Foťák totiž obraz s přepaly pouze zmenší, dynamický rozsah se nijak nezlepší ani nezhorší.
Rozlišení
Skutečné rozlišení snímku je ovlivněné několika faktory - my si pro zjednodušení zatím vybereme dva. Rozlišení snímače a rozlišení optiky (objektivu). Zdálo by se jasné, že nemá smysl zlepšovat jen jedno nebo druhé - realita je ovšem někde jinde. Rozlišení snímačů roste mnohem rychleji než rozlišení optiky (což je jedním z důvodů, proč s 20MPix tělem nedostanete 4× více detailů než s 5MPix , jehož fotky vypadaly skvěle i při prohlížení 1:1).
Druhým zádrhelem je jev zvaný optická difrakce. Pokud světlo prochází štěrbinou, dochází k ohybu paprsků. A protože světlo cestou skrz objektiv štěrbinou (clonou) prochází, difrakce se projevuje. Čím je štěrbina menší (čím více je zacloněno), tím vyšší zkreslení difrakce vnáší. Jelikož i objektiv sám o sobě je štěrbina, projevuje se difrakce i při odclonění, ale zpravidla tak málo, že je její vliv zanedbatelný.
Obecně platí, že při zaclonění objektivu na běžnou hodnotu f/5.6, dosáhne difrakční disk průměru 7,5 µm. Co to znamená: nejmenší detail, který je objektiv schopný vykreslit, má 7,5 µm - jakýkoli menší detail je rozostřen na kruh o průměru 7,5 µm. Pixel 18MPix kompaktu je ale velký jen cca 1,3 µm. Objektiv proto (vlivem fyzikálních limitů) nemůže vykreslit detaily, které by odpovídaly rozlišení snímače. Nejmenší detail se vždy promítne minimálně přes 5 pixelů vedle sebe, což je důvodem, pro který fotografiím z kompaktů při zobrazení 1:1 chybějí detaily. Snímek je sice 18 megapixelů velký, rozlišení zachyceného obrazu však výrazně zaostává.