Почему мегапиксели — не главное

Многие до сих пор определяют качество мобильной камеры, опираясь на количество мегапикселей. Это заблуждение появилось в начале нулевых годов после выхода на рынок первых телефонов с камерой на 0,3 Мп. Далее последовала сила маркетинга и эта характеристика превратилась в единственно важный параметр любой камеры телефона. Сегодня я бы хотел рассказать вам о самых распространённых мифах и заблуждениях, касающихся камер мобильных телефонов.

Что такое мегапиксель?

И для начала — давайте вспомним, а что такое мегапиксель в принципе и что он обозначает? Цитата Википедии:

Мегапиксель (мегапиксел, Мп, англ. megapixel) — один миллион (1 000 000) пикселей, формирующих изображение. В мегапикселях измеряется одна из важных характеристик цифрового фотоаппарата — разрешение матрицы. Также в мегапикселях измеряют размер созданного или отсканированного изображения, чтобы соотнести его размер с размером известного снимка. Термин введен маркетологами фирмы Kodak в 1986 году.

 Т.е. если всё это упростить, то любое изображение — это набор разноцветных точек. Пиксель — это и есть эта самая точка. Т.е. всё это можно представить как и тетрадный листок в клетку. Если в высоту изображение формируют 100 пикселей (клеток), а в ширину 200, то говорят, что изображение имеет размеры 100х200.

Теперь предположим, что в матрице вашего смартфона имеется 3000 пикселей в высоту и 4000 в длину. Чтобы посчитать количество сенсоров на матрице что нужно сделать? Правильно! 3 000 * 4000 = 12 000 000 сенсоров. Что есть 12 мегапикселей.

Но сколько точек необходимо для того, чтоб напечатать фотографию? Небольшая таблица, из которой понятно, какого размера должны быть снимки, чтобы получить максимально качественную фотографию на принтере:

Как видно из таблицы, для того чтобы напечатать фотографию формата А4, достаточно иметь в фотоаппарате матрицу в 4 Мегапикселя.

Соотношение мегапикселей и физическим размером матрицы

Получается всё просто. Если мы хотим увеличить фотографию, предположим, больше, чем на формат А4 — нам нужно больше пикселей в камере. Так? Нет, не так. Сейчас мы подошли к тому самому вопросу, который вынесен в заголовок публикации. Рост количества этих самых пикселей — не означает улучшение качества фотографии.

И перед тем, как понять, почему нельзя бесконечно увеличивать количество пикселей в камере, нам нужно вспомнить, что такое свет. Вся причина кроется в фотонной природе света. Т.е. если мы слишком уменьшим пиксель — получится, что он окажется меньше длины волны и каждый отдельный субпиксель не сможет получить достаточное количество света. Как итог — на фотографии мы получим довольно много цифрового шума.

Т.е. если снова упростить изложенный выше текст — то уменьшать размеры пикселей матрицы можно лишь до определённого уровня, который мы уже давно достигли. Далее увеличивать количество пикселей можно только при условии увеличения физических размеров самой матрицы. Это продиктовано законами физики и это никак не обойти.

Размеры матриц цифровых фотокамер исторически принято измерять в дюймах. Но дюймы эти — не простые английские, а «видиконовые». Традиция их применения устоялась в прошлом столетии, когда кинокамеры были аналоговые. Регистрирующая ЭЛМ (электронно-лучевая мишень), именуемая видиконом, имела полезный размер, равный 2/3 от внешнего размера. Поэтому видиконовый дюйм равен 2/3 английского, или 17 мм. Матрица 1/3 означает, что ее диагональ составляет одну третью от 17 мм, или около 5,66 мм.

Программная часть

Как я уже упоминал выше, современный этап развития техники уже дошёл до того момента, когда уменьшение размера пикселей матрицы технически возможно, но смысла в этом нет. По этому в последние годы «гонка» переросла немного в другую плоскость. А именно — в программную обработку получаемых изображений. Т.е. когда полученное изображение «на лету» обрабатывается процессором, добавляя красок, автоматически выставляя оптимальный цветовой баланс и т.д.

Проще говоря, полученному изображению с камеры смартфон сам «прилепит бантик». Именно по этой причине одна и та же матрица (Да да, производителей матриц не так много и на разных телефонах вполне могут стоять одинаковые матрицы) на разных устройствах может делать разные по качеству снимки. И дело тут в фирменных алгоритмах обработки полученных изображений.