Журнал «Компьютерра» №46 от 15 декабря 2005 года

Желая проверить ситуацию на практике, я сфотографировал одну из стандартных мир (рис. 1) камерой Fujifilm Finepix S20 Pro. Ее 6-мегапиксельная SuperCCD-матрица имеет размер 1/1,7” (7,6х5,6 мм). Мира распечатывалась на лазерном принтере в нужном масштабе, чтобы обеспечить размеры 45х45 мм, а затем фотографировалась со штатива на таком расстоянии, чтобы обеспечить высоту кадра 560 мм. Таким образом, общий масштаб составлял 1:100. При таком масштабе для получения реального разрешения числа на мире надо умножать на 5 (1:100 против 1:20). Физическое расстояние (около 2 м) было подобрано так, чтобы зум находился примерно в среднем положении, а мира - в центре кадра. Освещение производилось выносной внешней вспышкой сбоку (использовать в таких случаях встроенную вспышку нельзя, она обязательно даст блик, который все испортит). Значение диафрагмы устанавливалось равным 8.

Рассмотрев получившуюся картинку (на рис. 2 приведен ее фрагмент, относящийся к делу), легко подсчитать, что разрешение в центре кадра составит уверенные 125 лин./мм, при наличии капли воображения можно даже углядеть отдельные линии на фрагменте с числом 30, что соответствует разрешению 150 лин./мм. Получается, что реальные характеристики встроенных объективов для любительских цифровых камер действительно соответствуют разрешению порядка 130-170 лин./мм. Как правильно пересчитать эту величину в мегапикселы?

Если углубиться в тонкости процесса воспроизведения миры, то окажется, что величину линий на мм следует все же увеличить вдвое по каждой стороне матрицы, потому что для воспроизведения раздельных линий, строго говоря, требуются два ряда точек - черных и белых. Есть и такой метод подсчета («статистически обоснованный»), согласно которому нужно умножать число линий на каждой стороне на 1,5. На самом деле, мы вполне различим две отдельные линии, даже если на каждую приходится чуть больше одного ряда точек, и минимально необходимое разрешение матрицы в мегапикселах действительно соответствует перемноженному числу линий («фотографических»), приходящихся на каждую из сторон кадра. Но это все же излишне жесткий подход, и чтобы заведомо ничего не потерять, придется приписать каждой линии два ряда точек, подобно тому, как это делают телевизионщики. Если мы переведем полученную нами оценку в мегапикселы по такому строгому критерию, то получим, например, что для самой лучшей из упомянутых выше камер, Olympus C-5050, необходимо и достаточно 4,4 Мп, а для моего Finepix S20 - 3,9. То есть требующиеся разрешения матрицы для большинства аппаратов укладываются в 3-4 Мп.

Любопытный тест поставил Евгений Козловский. Он обнаружил, что 6-Мп снимки, сделанные камерой Casio Exilim Pro EX-P600, распознаются в Fine Reader ничуть не лучше, чем в специально установленном режиме 2 Мп. Число ошибок в обоих случаях было одинаковым. Это означает просто-напросто, что Fine Reader, для которого мелкие детали изображения крайне важны, воспринимает оба снимка, как сделанные с одинаковым качеством. Если учесть, что матрица у EX-P600 всего лишь 1/1,8”, то удивляться тут нечему - очень похоже на правду, что реальное разрешение снимков составляет именно 2 Мп. С другой стороны, предназначенный для репродуцирования документов аппарат DocExpress при 3-Мп матрице выдает изображения, которые Fine Reader распознает гораздо лучше. Напрашивается вывод, что его объектив с фиксированным фокусным расстоянием специально рассчитан так, чтобы полностью использовать возможности матрицы.

Примем, что на расстоянии комфортного чтения (30-40 см) человек различает точки диаметром около 0,1 мм (эта величина принимается обычно равной шести двойным линиям на миллиметр, так что мы вводим некоторый запас). Если мы увеличим пленочный кадр до формата А4 (то есть примерно в девять раз по каждой стороне), то для получения такого разрешения нам достаточно иметь объектив с разрешением 90 лин./мм (количество мегапикселов мы пока не рассматриваем). Еще лучше дело обстоит с широкой пленкой 6х7. Используя объективы с разрешением 70 лин./мм, о которых говорилось выше, картинку можно увеличивать до формата А3 (или журнального разворота) при идеальной резкости. А при увеличении изображения с матрицы 1/1,7” с объективом в 130 лин./мм мы получим (при тех же требованиях к резкости) отпечаток от силы 7,5х10 см; при большем увеличении четкость будет падать. Подчеркнем, что от числа пикселов это уже не зависит. Именно поэтому для повышения качества изображения следует стремиться к увеличению физических размеров матрицы; повысить же разрешение объектива, оставаясь в приемлемых границах стоимости, не удастся, а выше некоего предела (3-4 Мп для обычных матриц) вообще не стоит обращать внимания на то, сколько там пикселов имеется. Однако для продвинутых камер профессионального и потребительского класса это уже не так, о чем пойдет речь в следующей статье. Там мы и получим окончательный ответ на вопрос: чем же Nikon Coolpix P1 хуже Nikon D70.

Продолжение в следующем номере