A A A

Megapiksele to nie wszystko

PC Format 3/2008
Jednym z komponentów cyfrowych aparatów fotograficznych, decydującym o jakości zdjęcia, jest matryca. Producenci kompaktów rywalizują liczbą pikseli na matrycy i przekonują, że im jest ich więcej, tym lepsze zdjęcia otrzymamy. W praktyce dodawanie megapikseli bez zwiększania wielkości matrycy może tę jakość pogorszyć.

Filtr Bayera

W najpopularniejszych konstrukcjach matryc jest wykorzystywany filtr Ba- yera. Przed każdą komórką światłoczułą (pikselem) matrycy znajduje się „kratka” filtru, w jednym z trzech podstawowych kolorów. Kolor danego piksela jest określany za pomocą skomplikowanego algorytmu, na podstawie danych o barwie podstawowej i jej natężeniu na sąsiednich pikselach. Im mniejsze piksele ma matryca, tym trudniej jest wyprodukować precyzyjne filtry koloru, stąd więcej szumów na zdjęciu i konieczność stosowania lepszych procesorów obrazu, które usuną te szumy. W parametrach aparatu podawana jest często całkowita i efektywna liczba pikseli. Ta druga mówi, ile pikseli ma obraz generowany przez matrycę. Nie uwzględnia ona pikseli brzegowych matrycy, dla których nie dałoby się określić poprawnej barwy.

Matryca z większą liczbą pikseli najczęściej nie spowoduje znaczącego wzrostu jakości obrazu, za to może uwypuklić wszelkie niedoskonałości optyki – nieostrości, aberracje chromatyczne . Wynika to z konstrukcji matryc i sposobu generowania obrazu.

Wyznaczanie kolorów

Matryce w popularnych kompaktach cyfrowych wywodzą się w prostej linii z matryc wykorzystywanych w kamerach telewizyjnych i wideo – mają te same miniaturowe wymiary, tyle że znacznie większą liczbę komórek światłoczułych (dla uproszczenia nazywa się je pikselami, bo każda komórka odpowiada pikselowi na zdjęciu). Również oznaczenie ich wielkości pochodzi z okresu pierwszych kamer telewizyjnych. Matryca o przekątnej oznaczonej jako 1/2,5" ma rzeczywistą przekątną równą około 2/3 tego wymiaru (2/3 średnicy szklanej rurki będącej elementem konstrukcyjnym pierwszych matryc rejestrujących obraz w kamerach TV) – dokładne wartości podajemy w tabelce „Najczęściej spotykane wielkości matryc”.

Elementy światłoczułe, z których zbudowana jest klasyczna matryca, rejestrują tylko światło monochromatyczne (jasność). Pojedyncza komórka (piksel) nie przekazuje żadnej informacji o barwie światła, które na nią pada. Kolor, jaki zostanie przypisany do danego piksela, jest wyliczany przez procesor aparatu w dosyć skomplikowanym procesie, na podstawie danych pochodzących z sąsiednich pikseli. Są to dane o natężeniu podstawowej barwy światła – czerwonej, zielonej lub niebieskiej (RGB: red, green, blue) – padającego na każdy piksel. To, w jaki sposób procesor wyznacza kolor danego piksela, decyduje o efekcie końcowym, czyli o tym, czy zdjęcie będzie wiernie oddawało rzeczywiste kolory.

Precyzyjne generowanie kolorów przez matryce firmy Foveon

Matryce Foveon są skonstruowane z trzech warstw komórek światłoczułych; do każdej warstwy dociera światło tylko w jednej z trzech barw podstawowych RGB (czerwonej, zielonej, niebieskiej). Kolor piksela na zdjęciu wygenerowanym na matrycy Foveon jest wynikiem nałożenia na siebie trzech barw podstawowych właściwych dla tego jednego punktu (piksela), więc jest bardziej precyzyjny niż kolor interpolowany na podstawie danych z sąsiadujących komórek. Matryca Foveon zawiera trzy razy więcej komórek światłoczułych niż wynosi liczba pikseli uzyskanych na zdjęciu.

A skąd te kolory? Otóż najczęściej przed każdą komórką matrycy znajduje się filtr barwny w jednym z kolorów RGB. W większości konstrukcji matryc piksele są ułożone obok siebie w rzędach, a filtry tworzą tzw. siatkę Bayera. Zawiera ona dwa razy więcej elementów zielonych niż czerwonych czy niebieskich. To dlatego, że matryca ma naśladować ludzkie oko, najbardziej czułe na barwę zieloną.

Nietypowe konstrukcje

Pewną innowację konstrukcyjną stanowią matryce SuperCCD firmy Fujifilm, w których piksele są poukładane jak w plastrze miodu i nie są prostokątne (patrz rysunek). Dzięki takiemu rozmieszczeniu pikseli procesor obrazu generuje więcej informacji, w efekcie czego wynikowy obraz może zawierać więcej pikseli niż wynosi liczba komórek światłoczułych matrycy.

Teoretycznie najlepszą konstrukcję mają matryce firmy Foveon. Piksele są w nich ułożone w trzech warstwach, jedna nad drugą. Do każdej warstwy dociera jedynie światło w jednej z barw podstawowych RGB. Ostateczna informacja o kolorze danego piksela jest efektem „połączenia” trzech barw podstawowych związanych z tym jednym punktem – powinna więc być dokładniejsza niż wyznaczanie koloru jako wypadkowej kolorów z sąsiednich pikseli. Taka matryca pozwala zastosować w aparacie prostsze i tańsze w produkcji procesory obrazu. Na razie jest jednak rzadko stosowana i w praktyce nie jest taka idealna – okazało się np., że do ostatniej warstwy dociera za mało światła.

Bez względu na konstrukcję matryce są wykonywane w technologii CCD lub CMOS. Dawniej lepszą jakoś zdjęcia gwarantowały matryce CCD. W najnowszych konstrukcjach króluje CMOS – tańszy w produkcji, a dzięki postępowi w rozwoju procesorów obrazu pozwala na uzyskanie podobnej lub wyższej jakości niż CCD.


Ocena:
Oceń:
Komentarze (0)

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy. Komentarze wyświetlane są od najnowszych.
Najnowsze aktualności


Nie zapomnij o haśle!
21 czerwca 2022
Choć mogą się wydawać mało nowoczesne, hasła to nadal nie tylko jeden z najpopularniejszych sposobów zabezpieczania swoich kont, ale także...


Artykuły z wydań

  • 2024
  • 2023
  • 2022
  • 2021
  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • 2012
  • 2011
  • 2010
  • 2009
  • 2008
  • 2007
Zawartość aktualnego numeru

aktualny numer powiększ okładkę Wybrane artykuły z PC Format 1/2022
Przejdź do innych artykułów
płyta powiększ płytę
Załóż konto
Co daje konto w serwisie pcformat.pl?

Po założeniu konta otrzymujesz możliwość oceniania materiałów, uczestnictwa w życiu forum oraz komentowania artykułów i aktualności przy użyciu indywidualnego identyfikatora.

Załóż konto