Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» №47-48 от 20 декабря 2005 года
Достижения электроники позволяют уже сейчас создать корректирующие очки с миниатюрными видеокамерами, компьютерной обработкой изображения и выводом его на LCD-окуляры. Поначалу такой прибор будет довольно громоздким, но ведь и сотовые телефоны еще недавно были немногим меньше кирпича. Во всяком случае, есть перспективное направление для развития техники, оно востребовано и вряд ли окажется заброшенным. Поживем - увидим. В цвете.
ТЕХНОЛОГИИ: Сколько мегапикселов можео разместить
Номером назад мы узнали, что физический размер матрицы и количество мегапикселов в ней - это разные вещи, которые должны рассматриваться отдельно. С первым вопросом мы более или менее разобрались, выяснив, что при имеющихся физических размерах матриц существующие объективы любительских камер все равно дают картинку максимум 3-4 мегапиксела. Но предположим, что объектив у нас идеальный, и в рамках этого допущения перейдем ко второму вопросу: так сколько же надо мегапикселов и в каких случаях?
Прежде чем отвечать на него, я хочу сделать пару замечаний о выборе режимов записи снимка. Не исключено, что счастливые обладатели любительских карманных камер, прочитав первую часть статьи, уже готовы взяться за настройку своих аппаратов. В самом деле, если камера все равно выдает максимум 3 мегапиксела, так зачем занимать столько места на флэшке, а потом и на жестком диске, и записывать с максимальным качеством? Тут есть два обстоятельства, которые должны удержать вас от этого шага.
Во-первых, если вы внимательно рассмотрите таблицу возможных режимов, в которых может работать ваш аппарат, то увидите, что производители, как правило, увязывают размер снимка со степенью сжатия JPEG (RAW- или TIFF-форматы мы не рассматриваем, так как для них по понятным причинам разбираемый вопрос вообще не стоит). У многих бюджетных аппаратов (не у всех, конечно) выбирать степень сжатия отдельно можно только для максимального разрешения. А увеличение степени сжатия JPEG - плохой способ экономии. Обычное максимальное качество (Fine, или как оно там у вас называется) предполагает 5-7-кратное сжатие, обеспечивающее приемлемые снимки без видимых артефактов. Такие снимки отличаются от TIFF, полученных преобразованием из RAW, только тем, что их нельзя сильно растягивать (незаметные ранее артефакты вылезут обязательно), но, как мы увидим ниже, при исходном 6-8-мегапиксельном кадре это и не требуется. Но вот увеличивать сжатие сверх этих значений ни в коем случае не рекомендуется. И если вдруг флэшка заканчивается в тот самый момент, когда вы неожиданно попали на нудистский пляж, то экономии ради следует уменьшить разрешение (размеры) снимка, оставив уровень сжатия на самом низком уровне, какой только возможен, - если камера позволяет регулировать эти величины отдельно.
Второе же обстоятельство - для обработки цифровых изображений на компьютере всегда желательно иметь запас разрешения. Из теории информации следует, что любое преобразование снимка ведет к потерям. То есть любая операция в Photoshop, даже простая коррекция баланса цветов и особенно - регулировка яркости-контрастности, неизбежно ухудшает изображение. Не в смысле восприятия, конечно, а в смысле количества информации. Например, если вы снимок растянете, а потом тут же сожмете (не откатом назад, а соответствующими операциями), то исходного изображения не получите - оно заметно потеряет в качестве. И даже если у вас «мыльница» с пластмассовым объективом, все равно возможность иметь запас, которую предоставляет большое разрешение снимка, никогда не помешает.
Но ясно, что рассмотренные обстоятельства все же не являются определяющими. Давайте копнем поглубже и сначала попробуем «более однозначно» ответить на неоднозначный вопрос об эквивалентности пленки и матрицы .
Оценка сверху
Универсальная фотопленка обладает разрешающей способностью примерно 100 лин./мм. Если тупо перемножить число линий на каждую сторону кадра 24х36 мм, то количество элементов составит 8 640 000. Примем его для удобства равным 8 миллионам. Если углубиться в тонкости процесса воспроизведения миры, как мы делали в предыдущей статье, то может показаться, что эту величину следует увеличить вчетверо (вдвое по каждой стороне): мы уже говорили, что для воспроизведения раздельных линий, строго говоря, требуются два ряда точек - черная и белая. Так что по этой методике пленочный кадр соответствует примерно 32-34 мегапикселам. Упоминался и такой метод подсчета («статистически обоснованный»), согласно которому нужно умножать число линий на каждой стороне на 1,5 - получим около 16-18 М. Учитывая, что 100 лин./мм для пленки в реальных условиях экспонирования и проявки все равно величина лишь теоретическая, не будет большой ошибкой, если мы примем 8 Мп за минимально достаточный эквивалент пленочного кадра 24х36, а за необходимый в идеале - 16 Мп. Это и будет оценка сверху - столько мегапикселов нам требуется, чтобы не отстать от качественных пленочных аппаратов.
Современные профессиональные компактные камеры с матрицами 24х36 мм (типа Canon Mark II) как раз имеют такое количество элементов: 12-16 Мп. Рекорд на момент написания этих строк принадлежит компании Kodak, изготовившей ПЗС-матрицу размером 36х48 мм с 39 млн. элементов. Уважаемая в профессиональных кругах фирма Phase One уже заявила о выпуске «задника» для широкоформатных камер на основе этой матрицы по вероятной цене около $33 тысяч. Реплика в сторону: по непроверенным сведениям, в Москве продается в месяц около шести подобных задников по цене от $20 тысяч (разумеется, с числом мегапикселов поменьше). Вопрос: кто их покупает, если у нас даже модельного бизнеса нет?
Оценка снизу
Теперь оценим необходимое количество пикселов снизу. Для этого размер матрицы по-прежнему будем считать «профессиональным» - 24х36 мм, а за отправную точку примем размер кружка рассеяния в 0,05 мм, определяющий, как мы упоминали в предыдущей статье, понятие «резкого изображения». Таких «кружков» на 1 мм уместится двадцать штук, а количество точек по всей площади матрицы составит всего-навсего 345 600 - 0,35 Мп! Вспомним, что с запасом на каждую линию должно приходиться две точки, и максимально повысим требования - до 1,3 Мп. Итого максимально необходимый и достаточный размер снимка, сделанный объективом с подобным разрешением (очень плохим, конечно), составит около 1440х960. Если учесть, что в ряде цифровых «мыльниц» объективы хоть и лучше, но и размер матрицы меньше, то такой размер будет хорошей нижней оценкой для величины изображения, реально получаемого с бюджетных цифровых камер.
Следует отметить, что такой размер достаточен для демонстрации практически любого изображения на практически любом экране - за исключением разве что чертежей с тонкими линиями или каких-нибудь совсем уж особых случаев, вроде демонстрации панорамы, специально отснятой с высоким разрешением. Причем, не забудьте, еще и экран должен быть соответствующим: обычный аналоговый телевизор обеспечивает разрешение меньше, чем 800х600 точек (640х480 для NTSC, 768х576 для PAL/SECAM). Компьютерный монитор, конечно, может выдать и побольше (кроме бюджетных ЖК-моделей с экраном 17”, все они сейчас имеют возможность установки разрешения 1280х1024), проекторы для домашних кинотеатров дают 1024х768, приличные плазменные панели - 1366х768, и так далее, но принципиально эти цифры не отличаются. Как видите, для демонстрации картинки в отличном качестве можно ориентироваться на цифру в 1-1,3 мегапиксела и тем избавить себя от любой критики, а 2 мегапиксела заведомо перекроют даже самый высокий уровень требований стандарта HDTV. Куда большее значение будут иметь цветопередача, уровень шумов и JPEG-искажения.
Полиграфия
Ладно, с демонстрацией на экране покончили. Но в основном снимки делаются вовсе не для экрана, а для печати. О печати на принтерах поговорим ниже, а пока разберемся с полиграфией. Советую внимательно рассмотреть иллюстрации в хороших «глянцевых» журналах - Vogue, Beauty, Penthouse, Cosmopolitan и пр., коих не меньше тысячи в любом киоске. Более интересное занятие - просмотр работ знаменитых фотографов: Хельмута Ньютона, Анселя Адамса и прочих. В Интернете это может показаться пустой тратой времени, но все же некоторое представление вы получите[См., например, сайт фотографа и дизайнера Алексея Никишина, раздел «Известные фотографы»]. Такие снимки нельзя получить никакой компакт-камерой, и не мечтайте. Минимум требований - широкопленочный аппарат с кадром 6х7 см и/или соответствующий цифровой задник к нему. И оптика. И освещение. И лаборатория, и Macintosh с дисплеем 22”. И еще много чего, начиная с квалификации и опыта.
Но как это выражается в цифрах? Качественная печать уровня Vogue предполагает разрешение не менее трехсот точек на дюйм (dpi), к обоснованию этого числа мы еще вернемся. То есть наш 8-мегапиксельный кадр (2448х3264) может обеспечить изображение размером примерно 8х12 дюймов (20х30 см), что соответствует формату А4 (210х297 мм) или полосе глянцевого журнала. К этой же величине мы приходим, если будем отталкиваться от зрения. Как мы уже указывали, следует ориентироваться на то, что с расстояния 30 см человек с отличным зрением различает примерно 6 линий на мм. Если взять с запасом по два пиксела на линию, то как раз и получим все те же 300 dpi (12 точек/мм х 25,4 мм). На самом деле, в полиграфии подсчет производится несколько сложнее, но если вы сдадите верстальщику любого журнала, не обязательно Vogue, кадр 3264х2448, то он вам скажет большое спасибо, потому что растягивать ему ничего не придется, скорее даже ужимать. Я знаком с профессионалами, которые пользуются камерами с 6-мегапиксельной матрицей и вполне этим довольны, причем все остальное - прежде всего объектив - у них сильно получше, чем в любительских камерах. Ведь мы брали двукратный запас пикселов на сторону кадра, а если использовать «статистически обоснованный» метод подсчета, согласно которому достаточно 6х1,5 = 9 точек/мм, то получим величину 230 dpi, что для размера 8х12” даст необходимый размер 1840х2760, или всего 5 мегапикселов.
