MythBusters: Čím viac megapixelov, tým lepšia fotka?

Milión pixelov, resp. obrazových bodov zachytených fotoaparátom, teda objektívom a čipom. Megapixel. Obľúbený predajný argument či už pri predaji fotoaparátov, alebo smartfónov. Často sa totiž stáva, že si ľudia zoberú dva smartfóny, na jednom je napísané 8 Mpx, na druhom 13 Mpx, a tak si zvolia ten druhý, lebo lepšie fotí, pričom nevideli snímku ani z jedného.

Sme si vedomí, že sa teraz púšťame do trocha ťažšieho boja, ale skúsime naše argumenty vysvetliť na praktických veciach. Pokúsime sa na jednej strane zodpovedať otázku, či pri smartfónoch naozaj platí, čím viac megapixelov, tým kvalitnejšia výsledná fotografia. Pravda alebo mýtus?

Od VGA až pod 41 Mpx v mobile

Svet smartfónov začínal na odnímateľnom fotoaparáte a neskôr integrovanom fotoaparáte v mobile s rozlíšením VGA (640 × 320 pixelov), dnes ponúka Sony Xperia Z2 rozlíšenie 20,7 Mpx na pozmenenom čipe z kompaktného fotoaparátu a Nokia Lumia 1020 uvádza rozlíšenie až 41 Mpx. A potom je tu HTC One (aktuálne druhá generácia M8) so skutočným rozlíšením 4 Mpx. A práve tieto tri fotoaparáty v mobiloch patria k najlepším na svete.

Súvisí kvalita fotografie s rozlíšením? Na úvod treba povedať, aký bude účel fotografií, ktoré budeme tvoriť. Budeme ich ukazovať známym na mobile, na monitore, televízore alebo si ich vytlačíme do rodinného fotoalbumu? Keby ste to vzali čisto matematicky, bežné TV vysielanie v SD kvalite zodpovedá rozlíšeniu pol megapixela, pri full HD vysielaní (alebo aj pri vašom 23-palcovom full HD monitore) je to stále iba niečo vyše 2 Mpx obrazových údajov.

Keby sme aj fotografiu vo veľkosti 10 × 15 cm vytlačili v kvalite 300 dpi (väčšina fotolabov produkuje aj tak iba 150 dpi), zodpovedá to 3,1 miliónu obrazových bodov na fotografii. Keby sme aj argumentovali, že chceme rozlíšenie 600 dpi, a teda dvojnásobnú kvalitu na fotografiách v rodinnom albume, dostali by sme sa na rozlíšenie nad 6 Mpx, ale to by sme už potrebovali lupu, aby sme rozpoznali rozdiel medzi 300 a 600 dpi na fotografii 10 × 15 cm. Na čo sú nám teda rozlíšenia 8, 13 či 20 Mpx v smartfónoch?

Porovnanie kvality obrázkov - začínajúc pod VGA cez SD rozlíšenie dnešnej bežnej televízie (v strede) až po full HD. A full HD obraz má rozlíšenie iba o niečo viac ako 2 Mpx...

Fyzikálne obmedzenia

Obrazový čip si môžeme predstaviť ako mriežku, na ktorej sú naukladané fotocitlivé prvky. Tie zaznamenávajú intenzitu a farbu svetelných bodov, ktoré na ne dopadajú cez objektív. Úlohou objektívu je sústrediť svetelné lúče celého záberu a nasmerovať ich na čip, a teda do fyzickej mriežky s fotocitlivými snímačmi. A práve tu sa vynára otázka kvality objektívu. Tie v smartfónoch sú väčšinou z plastu (nie zo skla). Ak objektív neodkáže preniesť ostrosť snímky na čip (teda trafiť svetelné lúče do mriežky), môžeme mať akékoľvek vysoké rozlíšenie, výsledok bude zlý.

Veľkosť mriežky značí rozlíšenie. Keby sme jeden megapixel vytvorili ako štvorcovú mriežku, mala by 1000 × 1000 dierok. Treba si uvedomiť, že v smartfóne máme iba obmedzenú veľkosť plochy čipu. A keďže fyzikálne zákony sa obísť nedajú, znamená to, že ak chceme mať vyššie rozlíšenie, musíme do tej istej veľkosti čipu (mriežky) umiestniť viac fotocitlivých bodov. Lenže ak má bod menšiu plochu, je aj menej citlivý na svetlo. Na plochu bodu jednoducho dopadne menej svetla. Tým je ovplyvnená tvorba fotografií hlavne v horších svetelných podmienkach. Zároveň sa dostávame aj vyšší šum. Konzekvencie zašumenia obrazu, detailné informácie o dynamickom rozsahu a hĺbke farieb si môžete preštudovať vo výbornom článku - pozri QR kód. Vráťme sa však k megapixelom.

Konzekvencie zašumenia obrazu, informácie o dynamickom rozsahu a hĺbke farieb (v anglickom jazyku)

Viac megapixelov = viac údajov

Čím viac megapixelov máme, tým viac detailov zaznamenáme (viac obrazových informácií). Megapixel je však údaj o ploche, nie je to jednorozmerný údaj. To znamená, že 4 Mpx snímka nie je 2× väčšia ako snímka z 2 Mpx fotoaparátu. Zaujímavý je však opačný proces. Keby sme vytvorili 4 Mpx snímku a zároveň 8 Mpx snímku (tá má dvojnásobné množstvo údajov), ktorú by sme zmenšili do rozlíšenia 4 Mpx, bude táto snímka kvalitnejšia napriek tomu, že obe sú vo výsledku 4 Mpx. Pôvodná 8 Mpx snímka totiž obsahovala viacej údajov.

Takže na jednej strane strácame zvyšovaním počtu pixelov na čipe rovnakej veľkosti citlivosť na svetlo, na druhej strane získame dvojnásobné množstvo obrazových údajov. Čo s tým? Správna odpoveď je kompromis, čo pochopili aj niektorí výrobcovia, ktorí sa už prestali naháňať za vysokým rozlíšením, ale pracujú na kvalite. Zlepšujú dynamický rozsah snímok, znižujú šum pri vysokom ISO, zlepšujú rýchlosti snímania, prípadne znižujú rozlíšenie svojich fotočipov. Áno, toto je ťažko predateľný argument, ale matematika (a kvalita fotografií) hovorí jasne. Dnes sa pre fotomobily zdá optimálne rozlíšenie na úrovni 4 ÷ 13 Mpx. Dôležitejšia než rozlíšenie je kvalita.

Ak chcete napríklad robiť výrezy zo snímok, potrebujete aj vyššie rozlíšenie, aj dobrú kvalitu. Údaj o zoome je prakticky nevyužiteľný, pretože v drvivej väčšine fotomobilov ide o digitálny zoom (výrez), a nie optický (výnimkou je napr. Samsung Galaxy K Zoom). A údaj o rozlíšení snímača je, voľne povedané, podobne na nič. Dôležité je to, ako si s tvorbou obrazu poradí čip, aká kvalitná je optika, aké sú použité algoritmy na spracovanie obrazu atď.

Čo všetko musí výrobca smartfónu vpratať do fotoaparátu? Celý objektív aj s čipom, ktorého veľkosť je skutočne minimálna.

Verdikt PC REVUE

Aby sme to zhrnuli: Kvalita fotografie nie je daná vysokým rozlíšením, ale kvalitou optiky a spracovania obrazu. Áno, často je to vec marketingu, pretože číslo a za ním Mpx, to je ľahko predateľný argument. Keď prišlo Fujitsu s technológiou, ktorá používala dva senzory pre každý pixel (výsledkom boli krásne vykreslené detaily), firmy a trh to odmietli. V súčasnosti je fotografia z veľkej časti aj o marketingu. Ale hlavne je fotografia o pocite. O subjektívnom vnímaní, ktoré sa nedá vždy kvantifikovať. Takže čím viac megapixelov, tým lepšie? Nie je to tak, je to mýtus.