Разрешение. Мегапиксели. Дифракция
Афанасенков М.А.
Разумно о фото - 2009
Очень часто можно слышать в качестве достоинств камеры фразу "высокое разрешение". Что это такое и важно ли оно на самом деле?
- Во-первых, сразу отделим понятие "разрешение" от понятия "количество мегапикселей", о котором твердят рекламные буклеты и маркетологи - эти две величины уже давно никак не связаны. Раньше, когда матрицы были дорогими и малопиксельными (1-3 Мп), это число имело значение и влияло на реальное разрешение. Сейчас, когда меньше 8 Мп уже трудно найти, про число мегапикселей смело можно забыть и не принимать его во внимание (имеется в виду бытовое и любительское применение, разумеется)- считайте что мегапикселей в любом случае ДОСТАТОЧНО.
- Во-вторых, "настоящее" разрешение, о котором любят спорить на форумах и показывать различные циферки в линиях на кадр, довольно сильно зависит от параметров внутрикамерной обработки, которые, увы, принципиально разные у всех камер. В итоге с помощью коррекции настроек камеры или даже фотошопа можно превратить "резкую" камеру в "мыльную" и наоборот. Подробнее об этом можно почитать в старой версии статьи "Разумно о фото". На практике в большинстве камер известных производителей разрешения, также как и мегапикселей, вполне достаточно, т.е. оно не является существенной проблемой при любительском использовании (по сравнению, например, с хроматическими аберрациями, виньетированием, шумами и т.п.).
- В-третьих, аппараты с маленькой матрицей и большими мегапикселами подстерегает ещё одна напасть - дифракция. Из-за волновой природы света строгие "точки" геометрической оптики размываются в дифракционные пятнышки. Характерный размер этих пятнышек в микронах - A/2 (более строго - длина волны*A*коэффициент порядка единицы, зависящий от критерия разрешимости, можете поискать в Сети по фразе "пятно Эйри"). Напомню, что А - значение диафрагмы. Оценим по порядку величины эффективное количество разрешаемых мегапикселей для матрицы, в Kf раз меньшей "плёночного" кадра. Поделим просто её на квадратики со стороной A/2. По короткой стороне влезет (24*1000/Kf)/(A/2) таких квадратиков. По длинной - в полтора раза больше. Перемножив и поделив на миллион, получим 3456/(Kf*A)**2 мегапикселя. В знаменателе в квадрате Kf*A - вновь эффективная диафрагма! Лишнее подтверждение того, что на "внешний" результат "обычная" диафрагма не влияет, являясь "внутренним делом" камеры. Поскольку сама оценка пятна Эйри грубая, оставим N=3400/Aэфф**2. Очевидно, что на реальных матрицах мы увидим дифракцию при N порядка 10 Мп (характерный размер нынешних матриц в пикселях), что даёт Аэфф=18. Для бюджетных зеркалок это соответствует А~11, а для большинства компактов с матрицами 1/2,5-1/2,3" - А~3, что уже равно светосиле! Таким образом, дальнейшее увеличение мегапикселей на маленьких матрицах уже упирается в дифракционный предел и никак не повлияет на разрешение даже с идеальной оптикой! Да и сейчас на компактах полностью использовать текущие мегапиксели могут только лучшие объективы на своём светосильном конце при полностью открытой диафрагме.
- Из предыдущего пункта легко объясняется ограничение сверху диафрагменного числа Аэфф значением порядка 45 - при нём "дифракционное разрешение" составляет порядка 1,6 Мп. Следующая ступенька (64) дала бы уже 0,8 Мп, что маловато даже для интернета, не говоря уже про печать фотографий. Именно поэтому в аппаратах с матрицей 1/2,5" диафрагму не прыкрыть до значения более 8,0... В связи с цифрами Nдиф=1,6 Мп при Аэфф=45 и Nдиф=3,3 Мп при Аэфф=32 посмотрите ещё раз внимательно, новым взглядом, на "диаграмму Афанасенкова", в район красного прямоугольничка. Вы всё ещё верите фразам из рекламного проспекта про "небывалое разрешение новой матрицы в 15 мегапикселей, специально разработанной для нового, небывало резкого 18х-объектива Лейка"? Тогда мы идём к вам! :)
