31

Więcej megapikseli = lepsza jakość zdjęć? Guzik prawda

Dla stałych czytelników Antyweba, osób dobrze obeznanych z nowoczesnymi technologiami ten wpis może być "meh", bo przecież wszyscy dobrze wiedzą o tym, że ilość megapikseli wcale nie musi przesądzać o możliwościach fotograficznych danego smartfona. Owszem, jeżeli jest ich za mało, to będzie źle. Ale gdy jest ich za dużo, też wcale nie jest dobrze.

Rodowodu tego mitu technologicznego należy szukać nie w bardzo prostym, powszechnym przekonaniu, że „więcej = lepiej”, lecz zręcznych działaniach marketingowych elektromarketów. Za każdym razem, gdy oglądałem telewizję jeszcze kilka lat temu, irytowało mnie chwalenie dużej ilości megapikseli w aparacie. Reklamy dobrze znanych sieci sklepów RTV/AGD bardzo sprawnie utrwalały mit pożądanej ilości megapikseli w aparacie tak dobrze, że nawet dzisiaj znajdą się tacy, którzy będą chcieli się kłócić o ten parametr. Jaka jest prawda? Megapiksele w aparacie (a dokładniej w jego matrycy) przesądzają o czymś zupełnie innym. Spieszę z wyjaśnieniem:

O czym mówią megapiksele matrycy aparatu fotograficznego?

Ilość megapikseli w matrycy aparatu fotograficznego mówi nam przede wszystkim o tym, w jakiej maksymalnej rozdzielczości może zostać stworzony przez niego obraz. Weźmy na przykład aparat fotograficzny w moim smartfonie: jest to sprzęt z tandemem aparatów z tyłu (ale na potrzeby tego przykładu ów fakt całkowicie pominiemy). Matryca charakteryzuje się 13 megapikselami, co w układzie 4:3 wynosi 4163 x 3122 pikseli. Zdjęcia będą tworzone właśnie w takich wymiarach, o ile oczywiście nie zmniejszymy w aplikacji aparatu rozdzielczości ujęć lub współczynnika proporcji. 13 megapikseli to całkiem dużo, ale czy to wystarczy, żeby robić dobre zdjęcia?

Mogłoby się zdawać, że większa ilość megapikseli wręcz gwarantuje lepszy obraz. Przecież wyższa rozdzielczość powoduje, że na ekranie dostrzegalne jest znacznie więcej detali, niż w przypadku niższych parametrów. Doskonale to wiemy z filmów, czy gier, prawda? Ale zdjęcia wykonywane przez aparat fotograficzny rządzą się nieco innymi prawami. Zasadniczo, można przyjąć, że wysoka rozdzielczość potencjalnie pozwala na uzyskanie bardziej szczegółowego zdjęcia, ale w przypadku matryc montorowanych w smartfonach liczą się także: wielkość samej matrycy oraz zastosowana optyka. Wspomnimy jeszcze o machine learningu, który samodzielnie „dostraja” zdjęcia tak, by podobały się człowiekowi.

jakość zdjęć, wielkość matrycy aparatu

Zasadniczo, znacznie ważniejszym parametrem z punktu widzenia jakości zdjęć jest wielkość pojedynczego piksela, czyli punktu, który odpowiada za odebranie informacji na temat obrazu przed obiektywem. I tutaj reguła jest prosta – im większy piksel, tym lepsza jakość obrazu, szczególnie w bardzo słabych warunkach oświetleniowych. Podbicie ISO, czyli najprościej mówiąc czułości matrycy, przy odpowiednio dużych pikselach nie ujrzymy brzydko wyglądających szumów (choć machine learning jest w stanie sobie z nimi poradzić, ale i ten mechanizm ma swoje granice).

Jednak wielkość pojedynczego punktu odpowiadającego za odebranie informacji z otoczenia jest zależna od wielkości matrycy. Smartfon, jak dobrze wiadomo nie jest urządzeniem przesadnie dużym, więc producent w tej kwestii musi iść na pewne kompromisy. Dla przykładu – wykorzystywana przeze mnie na co dzień Nokia 8 oferuje matrycę, w której jeden piksel ma wielkość 1,12 mikrometra. Cóż, to niestety względnie mało. Samsung Galaxy Note 8 w szerokokątnym obiektywie z tyłu oferuje już 1,4 mikrometra. „Megapikselowy gigant”, Lumia 1020 pozwalała na zabawę całkiem sporą matrycą, która liczyła sobie aż 41,33 megapiksela. Mimo wszystko, udało się tam „wyciągnąć” 1,25 mikrometra wielkości jednego piksela. Jednak należy być tutaj fair – ten telefon wcale nie robił zdjęć w takiej rozdzielczości, zwyczajnie nakładał informacje z kilku pikseli na siebie po to, aby je „uśrednić”. Tym samym, urządzenie w swoim czasie robiło naprawdę świetne ujęcia.

Czyli jak? Megapiksele to bujda na resorach?

Należy sobie powiedzieć jasno – większa ilość megapikseli nie przesądza o niczym. Warto byłoby się zainteresować, jaką wielkością charakteryzują się pojedyncze piksele w matrycy i dopiero wtedy rozmyślać nad możliwą jakością. Ale właśnie – nawet, jeżeli mamy do czynienia z naprawdę dużymi pojedynczymi pikselami, dalej możemy być niezadowoleni z ujęć tworzonych przez konkretny smartfon. Dlaczego? Wszystko przez równie ważną w tym kontekście optykę.

Doskonale pamiętam szał na Huaweia P9, który jako pierwszy chwalił się logo Leiki obok głównego aparatu. Okazało się, że to, co było „przemycane” w marketingu dotyczącego partnerstwa firm Leica oraz Huawei było zwyczajną… bujdą. Leica wcale nie opracowała optyki dla tego urządzenia, nie tknęła także jego matrycy. Co więc oznaczało logo Leiki na telefonie Huawei P9? Właściwie… nic. To tylko logo, za które Huawei musiał sporo legendarnemu producentowi aparatów zapłacić. Klienci natomiast mogli domniemywać, że w ich telefonie marzeń „grzebała” firma, która na fotografii zna się naprawdę dobrze. Podobnie jest na przykład z logo firmy ZEISS, która również była chętnie wykorzystywana (a nawet jest!) przez Nokię. Sam mam telefon z takim logo z tyłu i czy rzeczywiście stanowi ono gwarant ponadprzeciętnej jakości aparatu fotograficznego? Niestety nie.

Z optyką w smartfonach jest o tyle „źle”, że… urządzenia w naszych kieszeniach są małe i ponownie, trzeba się liczyć z pewnymi kompromisami. Słabej jakości optyka może być elementem, który położy nawet najlepszą matrycę z największymi dostępnymi na rynku pojedynczymi pikselami. Jeżeli poszczególne elementy optyki są niskiej jakości, możemy być pewni, że z naszych zdjęć nie będziemy zadowoleni – ani pod względem ich szczegółowości, ani także trafności co do kolorów. Oprócz tego, warto wybierać urządzenia z odpowiednio jasnymi obiektywami. Parametr F mówi natomiast o najmniejszej wartości przysłony dla konkretnego obiektywu. Im liczba następująca po F jest mniejsza, tym szerzej otwarta jest przysłona, a obiektyw jest jaśniejszy. To zaś bardzo przydaje się w przypadku zdjęć robionych w bardzo słabych warunkach oświetleniowych. Dzięki temu możliwe jest także uzyskanie efektownych zdjęć z małą głębią ostrości.

lumia 1020

Oprogramowanie też może zrobić sporo dobrego (i złego)

Wiecie dlaczego dzisiaj relatywnie mało osób pamięta o Lumii 1020? Kiedy sprzęt wystartował na rynku, naprawdę nikt nie dawał sobie rady z jego jakością tworzonych ujęć. Jednak po pewnym czasie producenci znaleźli sposoby na to, aby dokopać temu niewątpliwie rewolucyjnemu smartfonowi, a i Nokia wraz z Microsoftem… po prostu skopali sprawę. Otóż, w Lumii 1020 po pewnym czasie „popsuto” oprogramowanie odpowiadające za robienie zdjęć i sprzęt zamiast robić lepsze ujęcia, tworzył nieco gorsze. Dlatego też, nawet zagorzali fani tego telefonu zaczęli dostrzegać, że konkurencja doścignęła lidera i przestali czerpać korzyści z posiadania skądinąd potężnego sprzętu.

Dlatego też telefony, których specyfikacja sprzętowa wskazuje na bardzo podobne parametry aparatu fotograficznego mogą robić bardzo różne zdjęcia. Wszystko rozbija się o wyspecjalizowane algorytmy odpowiadające za stworzenie cyfrowego obrazu z sygnałów dostarczonych do pojedynczych pikseli. Inżynierowie dwoją się i troją, by tak dostroić owe mechanizmy, by te radziły sobie dobrze w każdych warunkach. Sporo dobrego w tej kwestii może zrobić również odpowiednia aplikacja aparatu fotograficznego – dzięki możliwości ustalenia własnych parametrów ujęcia, czy też zdania się na dobrą automatykę, użytkownik ma szansę uzyskać lepsze obrazy.

Jednak i tutaj zaczyna się wkradać machine learning, który szczególnie w telefonach Google Pixel robi przegenialną robotę. Dziewczyna korzysta z pierwszego Pixela, który robi tak obłędne zdjęcia, że niestety, ale wstyd mi za możliwości mojego telefonu komórkowego. Wyszukiwarkowy gigant zwyczajnie wprowadził do swojego samouczącego się mechanizmu tak dużo zdjęć, że maszyna nauczyła się tak edytować ujęcia, by podobały się one człowiekowi. Dzięki temu można spokojnie przykryć niedoskonałości optyki, czy zastosowanej matrycy. Choć i takie rozwiązanie nie jest z gumy.

google pixel 2

Czytajcie pełne specyfikacje i sprawdzajcie testy

Jeżeli usilnie szukacie najlepszego dostępnego aparatu w telefonie komórkowym, weźcie pod uwagę wyżej wymienione parametry i koniecznie, testy redakcyjne, jeżeli są dostępne. Tylko wtedy będziecie mieli pełen pogląd na to, czy dane urządzenie rzeczywiście robi dobre zdjęcia. Kierowanie się tylko megapikselami, reklamowymi sloganami to niestety nie jest najlepszy pomysł.

  • zakius

    w praktyce domyślna apka 1020 robiła średnią, ale można było wyciągnąć surowy stan matrycy jak ktoś potrzebował i albo uzyskać lepiej naświetlone obrazy niższej rozdzielczości albo bardziej szczegółowe wyższej jeśli oświetlenie na to pozwalało

  • Robert Lewandowski

    Dziwny tekst. Im więcej megapikseli tym wiekszy zoom. Z tego powodu takie aparaty są lepsze. Jakosć to inna sprawa.

    • O jakim zoomie mówisz? Im więcej masz megapikseli, tym w telefonie potencjalnie mniejsza wielkość pojedynczego piksela, a to oznacza z kolei szumy. Co Ci po rozdzielczości skoro i tak i tak zdjęcie kuleje?

    • SeverianPL

      Robertowi chyba chodziło co cropowanie w postprodukcji.

    • Robert Lewandowski

      Dokładnie. Smartfony nie mają zooma optycznego, więc megapiksele go zastępują.

    • SeverianPL

      Ale i tak nie masz racji. Cropować też nie możesz w nieskończonośc, ale jeśli zdjęcie jest słabe (bo np. było robione przy słabym świetle) to nawet jeśli je będziesz kadrował, to dostaniesz w większe większe ziarno.
      Chyba, ze wchodzimy w artyzm ale to już inna historia.
      Megapiksele miały znaczenie kilka lat temu, gdzie przeskoki technologiczne były olbrzymie i miało to przełożenie na obraz. Dziś, zwłaszcza jeśli nie uprawiasz wydruków wielkoformatowych, megapixele są drugorzędne i nie stanowią o jakości zdjęcia.

    • Robert Lewandowski

      Jakość zdjęcia zależy od jakości matrycy. Na ogół tak jest, że im więcej producent upchnął na niej pixeli tym ta jakość się pogarsza. Ale to też zależy od producenta i nie jest to zależność liniowa. Zależy co komu pasuje, większy zoom przy dobrym oświetleniu czy lepsza jakość w kiepskich warunkach.

    • SeverianPL

      Artykuł jest o tym, że liczba pikseli =/= jakość zdjęć.

    • Piotr

      Zgadzasz się. Liczba pikseli jest jedną składową jakości matrycy. Zwykle im więcej pikseli tym gorsze pozostałe parametry, dlatego dla każdej technologii matrycy jest jakieś optimum. A że technologia wytwarzania matryc jest coraz lepsza, to liczba pikseli może być większa. Poza tym nie demonizowalbym tak szumu. Wielkość szumu dwóch matryc można porównywać tylko przy ustalonej liczbie pikseli. Z bardzo zaszumionego zdjęcia o wysokiej rozdzielczości łatwo zrobić zdjęcie mało zaszumione o niskiej rozdzielczości, uzyskując podobny efekt co z matrycy o małej liczbie pikseli.

    • Piotr

      Jeśli megapiksele miały znaczenie kiedyś, a teraz nie mają, to wyjaśnij mi dlaczego topowe lustrzanki z każdym nowym modelem mają ich coraz więcej. Obecnie już są modele z ponad 50 Mpx, a nawet niskobudżetowe aparaty rzadko schodzą poniżej 20 Mpx. Profesjonalisci nie dają się raczej nabrać na marketingowe sztuczki, więc trudno wziąć to za zabieg marketingowy. Po prostu więcej pikseli to pod wieloma względami lepiej dla jakości zdjęć i większa swoboda w postprodukcji. Ponadto telefony automatycznie aplikują dość silne algorytmy poprawiania jakości zdjęcia – wyostrzają, odszumiają, itp. One działają dużo skuteczniej przy dużej liczbie pikseli. Oczywiście nie zrozum mnie źle – nie twierdzę, że liczba pikseli to JEDYNY czynnik wpływający na jakość zdjęć. Są jeszcze inne czynniki i dlatego 10-letnią lustrzanką z 14 mpx robię dużo lepsze (również pod względem szczegółowości) zdjęcia niż 24 Mpx Xperią. Ale jednak liczba pikseli też jest istotna.

    • SeverianPL

      Odpowiedź jest prosta (i zaznaczyłem to wielokrotnie) – profesjonaliści bardzo często drukują swoje zdjęcia i nie są to formaty 10×15 a dużo, dużo większe. Wtedy mała liczba pikseli jest boleśnie widoczna i ogranicza komercyjne wykorzystanie zdjęcia.
      Sam przyznajesz, że na 14mpx robisz zdjęcia lepsze niż na telefonie. O tym był cały artykuł – piksele nie mają przełożenia na jakość zdjęcia (kadrowanie w postprodukcji to też odrębny temat). Dynamika tonalna, jasność, ostrość, generowany szum, odwzorowanie kolorów ale nie mpx.

      Pozdrawiam i dobrego światła życzę ;)

    • Robert Lewandowski

      BTW nie wiesz przypadkiem ile aparat musi mieć pikseli, żeby powiększenie było takie jak się widzi gołym okiem?

    • Powiem Ci szczerze, że akurat do tego się nie przygotowałem. Dlaczego? Bo nawet nie pomyślałem o tym, że ktoś może podnieść argument cropowania w postprodukcji – jak dla mnie to jest niestety droga donikąd. Zresztą – większość użytkowników tego robić nie będzie, a i jeżeli chcesz się bawić zdjęciami w taki sposób, zawsze o wiele wygodniejszy będzie profesjonalny sprzęt. To opinia – dla mnie cropowanie to tylko półśrodek, chociaż teoretycznie i odrobinę praktycznie możliwy.

    • Robert Lewandowski

      Podobno ludzkie oko ma 7 mln kolorowych receptorów i 100 mln czarno-białych a ludzki mózg robi z tego 576 megapikseli przy 120 stopniach. Ale ciekawe jest ile w praktyce smartfon musi mieć pikseli, żeby nie pomniejszał zdjęć w stosunku do ludzkiego oka?

    • RS2_15237_THE_END

      Tytuł jest bzdurą. Twierdzisz, że powinniśmy mieć w telefonach np. 0.1Mpix?. W tytule powinno być dodane ‚nie zawsze’ albo że jest to zależne od innych parametrów.

    • Piotr

      Zgadza się, że więcej pikseli na ten samej powierzchni to większa amplituda szumu, ale jest też druga strona medalu. Im więcej pikseli, tym większa szczegółowosc zdjęcia i tym drobniejszy szum. Im drobniejszy szum, tym staje się on mniejszy w amplitudzie w przypadku przeskalowania zdjęcia do rozmiarów typowych dla publikacji w Internecie, ponieważ następuje usrednienie wartości sąsiednich pikseli. Drobnoziarnisty szum, o ile nie przekracza pewnej krytycznej wielkości łatwo zredukować w postprodukcji bez utraty szczegółów. Z gruboziarnistym jest dużo trudniej. Dużo więcej razy zruinowalem zdjęcie przez zbyt długi czas naświetlania aby zmniejszyć szum i wynikające z tego poruszenie (motion blur) niż przez zbyt dużą czułość matrycy i zbyt duży szum. Co do zdolności rozdzielczej oka, to większość receptorów znajduje się w środkowym obszarze o kącie widzenia 2 stopni, a gałka oczna jest ruchoma, więc rzeczywista zdolność rozdzielcza jest dużo wyższa niż wynikałoby to z prostej liczby receptorów. No i w aparacie piksele są trochę oszukane, bo kazdy piksel matrycy rejestruje tylko jeden kolor, a pozostałe dwa składowe kolory są interpolowane z pikseli sąsiednich. Dlatego jeśli producent zachował zdrowy rozsądek w kwestii szumu i dynamiki matrycy, to więcej pikseli to jednak lepiej, zwłaszcza w telefonie, gdzie brakuje zooma optycznego, więc częściej trzeba cropować. Matryca 20 mpx z 2017 r. będzie mieć i tak mniejszy szum niż matryca 5 mpx z 2007 r.

  • Malkolm

    Pisząc o firmach Leica i Zeiss że dawali tylko nazwy marek to jest spory błąd w artykule.Wszystkich tych firm używałem i jest to pierwsza klasa obiektywów,za dużo by stracili żeby tak postępować.Zresztą wszystkie telefony Nokia z optyką Zeissa robią do tej pory bardzo dobre fotki.A Leica sporo poprawiła w Huaweia P9.

    • Leica utrzymywała, że w HP9 dopracowali algorytmy, dbali o jakość optyki, ale… sama optyka została stworzona w chińskiej fabryce. Nawet oficjalny komunikat był na ten temat. ;)

    • Malkolm

      To że coś robione jest w chinach to nie znaczy że jest złe,nawet BMW i Mercedes ma swoje fabryki w chinach.Dużo zależy od personelu wyszkolonego.

  • Grzegorz

    Wydaje mi się jednak coś innego, po pierwsze: w jakich warunkach użytkownicy telefonów zazwyczaj robią zdjęcia i czy na pewno wieczorem i w nocy, dwa, zdjęcia to jedno, filmy to drugie, filmy kręcone są w zupełnie innych rozdzielczościach i przy innym wykorzystaniu matrycy. Oczywiście jest w tym wszystkim dużo racji ale jednak nie dramatyzowałbym. Mi wystarcza FullHD i 12M do zdjęć. Jeśli ktoś kupuje sprzęt i chce korzystać z max ustawień musi się liczyć z tym kiedy może naprawdę z nich skorzystać. Oczywiście działa to w dwie strony, bo wielu użytkowników krytykuje np. jakość zdjęć bo… nie umie po prostu skorzystać z aparatu i jego ustawień. Generalnie zamiast pisać o tym że więcej to bujda (ha, takie artykuły pojawiają się od dobrych kilku lat za każdym razem jak ktoś wstawi większą matrycę niż 12M) lepiej edukować ludzi jak z tego skorzystać.

    • Malkolm

      Zobaczył byś jaka jakość jest w 4K to byś już nie korzystał już z Ful Hd,ale wiadomo koszty dobrego sprzętu,akcesorii itp jest duży i trzeba się cieszyć z tego co się ma.

    • Grzegorz

      I w tym rzecz, oglądanie 4k to dla mnie radość dla oczu, chociaż monitor nie wyciąga pełnej rozdzielczości. Gorzej jest z obrabianiem 4k… i tu właśnie kłania się u mnie FHD i 2.7 między innymi z GoPro. A tak szczerze, ilu użytkowników telefonów posiadających nowe modele, posiada też sprzęt do obróbki tego? no ale można by tak biadolić bez końca. Cyferki na papierku, zadowolenie klienta, statystyki, a na końcu faktyczne wykorzystanie sprzętu. Nie winiłbym jednak firm, ale fajnie gdyby pokazały klientom jak używać sprzętu aby docelowo zatrzymać klienta przy sobie na dłużej. Na pewno wiele osób doceniło by sprzęt bardziej wiedząc jak wyciągnać z niego co najlepsze, ba, wiedząc jak robić takie zdięcia i filmy, jak na materiałach demo.

    • Malkolm

      Zgadzam się ,większość nie wie jak wyciągnąć co najlepsze z dobrego sprzętu a nawet firma nie wie jak zachęcić

  • tryhp3

    „Jednak należy być tutaj fair – ten telefon wcale nie robił zdjęć w takiej rozdzielczości, zwyczajnie nakładał informacje z kilku pikseli na siebie po to, aby je „uśrednić””
    W aplikacji domyślnej nie robił, ale w Lumia Camera można było ustawić. To uśrednienie było w trybie 5mpx, do tego duża matryca służyła do bezstratnego zoomu, działo to na zasadzie wycięcia mniejszego fragmentu z obrazu 41mpx.

  • Meh

  • Dymb

    Parametr F to nie przesłona a światłosiła i jej wartość jest wyliczana na podstawie otearcia przesłony oraz odległości przesłony od matrycy. Dlatego f/2 w smartfonie i obiektywie nawet w kompakcie sobie nie równe.

    • Piotr

      F to niezupełnie to samo co światłosila, ale są powiązane. Liczba F to otwór względny tj. ogniskowa podzielona przez średnicę optyczną obiektywu. Im mniejsze F, tym większa światłosila. Problem w tym, że całkowita ilość rejestrowanego światła jest zależna zarówno od F jak i wielkości matrycy. Podobnie głębia ostrości zależy zarówno od F jak i ogniskowej obiektywu. Mam znajomego, który cieszył się jak dziecko, że kupił kompakt z obiektywem o „stałym świetle f/2.8”. Biedaczysko nie był świadom, że jego f/2.8 rejestruje tyle światła, co lustrzanka przy f/16 i daje podobną głębię ostrości co przy f/16.

  • Marek Polak

    do autora: może Pan przybliżyć temat odnośnie popsucia oprogramowania Lumii 1020

  • Flint_PS

    Łamiąca wiadomość. Mówi się o tym w zasadzie od początku fotografii cyfrowej.

    • Piotr

      Od zawsze więcej pikseli było lepsze niż mniej pikseli, bo pikseli jest cały czas za mało aby uzyskać rozdzielczość taką, jaką jest w stanie dostrzec ludzkie oko. Problemem jest jak upchać odpowiednio dużo pikseli przy zachowaniu przyzwoitych innych parametrów matrycy. Zwłaszcza w tych śmiesznie małych matrycach w smartfonach.

    • Flint_PS

      Powyżej piwnej liczby dużo ważniejszym parametrem jest wielkość tych pikseli. Albo, dajmy na to, jasność obiektywu.