На главную страницу
Список статей

Сколько же пикселей в одном кадре узкоформатной пленки?
Часть 2. Ответы на часто задаваемые вопросы
________________________________________________________________

Тема «Что лучше: цифра или пленка?» — одна из наиболее обсуждаемых в Интернет. Дискуссии будут еще долго продолжаться, во всяком случае, до тех пор, пока исключительно по экономическим соображениям цифровые технологии окончательно не восторжествуют.

После публикации статьи «Сколько же пикселей в одном кадре узкоформатной пленки» я получил довольно много вопросов и интересных замечаний. Кроме того, мне довелось обсудить затронутую тему в некоторых Интернет-форумах. В результате этого общения и появились настоящие ответы на часто задаваемые вопросы.

Я не претендую на истину в конечной инстанции. Мне хочется просто как можно полнее прояснить свою позицию. Любые замечания по сути опубликованного, как всегда, приветствуются.

1. Вопрос: «К чему эти расчеты? Неужели Вы полагаете, что искусство можно измерить и выразить в числах?»

Ответ: А разве я говорю об искусстве? Я отвечаю на частный технический вопрос. Не более того. Для искусства же, конечно, число каких-то там пикселей вообще не важно. Шедевры можно создавать и работая широкой малярной кистью по грубому холсту. Никаких сомнений у меня на сей счет нет.

2. Вопрос: «А Вы уверены, что для хорошего качества изображения достаточно 20 млн. пикселей?»

Ответ: Про качество, речь также не идет. Я использовал критерий эквивалентной разрешающей способности для ответа на вопрос, вынесенный в заглавие. Качество — понятие более сложное и отчасти субъективное (по крайней мере, пока мы не введем какой-то формализованный критерий, который кого-то устроит, а кого-то нет). Говоря о качестве, мы всегда говорим о чем-то субъективном. Понять мою позицию в этом вопросе помогут и другие помещенные здесь ответы.

Кстати, нет смысла и в дискуссии «Что лучше цифра или пленка?». Каждый выбирает то, что ему больше подходит, и то, то наиболее отвечает его требованиям и потребностям.

3. Вопрос: «Объясните поподробнее, почему для разрешения пары линий нужно три пикселя?»

Ответ: Речь идет о некоторой фундаментальной константе, которую используют в разных областях. Еще в 1933 году, Келл (Kell) нашел значение этой константы экспериментальным образом. Вместе с группой других инженеров, Келл исследовал разрешающую способность разбитого на горизонтальные строки черно-белого изображения. Он обнаружил, что для определения разрешающей способности надо число строк умножать на 0,7. Этот поправочный коэффициент в телевидении носит название фактор Келла (Kell-factor). Но 0,7 — это примерно 2/3, то есть Келл обнаружил, что для разрешения пары линий необходимы три строки.

С этой константой можно столкнуться и в полиграфическом процессе. Издательства требуют, чтобы изображения предоставлялись с разрешением (в dpi ) в полтора раза (3/2) большим, чем типографская линеатура (в lpi).

Поясню также, почему двух пикселей для разрешения пары линий недостаточно. Если линии расположились так, что половина (по толщине) черной (белой) линии лежит на одном пикселе, а вторая половина - на другом, то очевидно линии разрешить будет нельзя. Коэффициент 3/2 как раз и учитывает случайности и погрешности размещения в пространстве разрешаемых линий и регистрирующей цифровой матрицы.

Иногда можно встретить мнение, что коэффициент 3/2 связан с мозаичной структурой цифровых матриц. Это не так. Келл получил этот коэффициент для черно-белого изображения.

4. Вопрос: «Некоторые цифровые матрицы уже сейчас обеспечивают разрешение 50 пар линий на мм. Может, пленка уже мертва?»

Ответ: Нет, пока жива. Дело в том, что нынешние матрицы, обеспечивающие такое разрешение, по размеру меньше стандартного узкоформатного кадра. Поэтому для получения одинаковых по размеру бумажных отпечатков изображение с цифровых матриц приходится увеличивать в большее число раз. Матрица должна не только давать разрешение 50 пар линий на мм, но и быть размером не меньше 24 х 36 мм. Не будем торопить события.

5. Вопрос: «Создается впечатление, что Вы сравниваете систему «пленка + объектив» с цифровой матрицей без объектива? Правильно ли это?»

Ответ: Хороший вопрос. В тексте действительно не четко разъяснен этот момент. Конечно, надо сравнивать (и именно к этому я и призываю!) системы «пленка + объектив» и «матрица + объектив». В моем тексте сравнение идет как бы с системой «матрица + идеальный объектив». Я отвечаю на вопрос: каково самое минимальное число пикселей не матрице, чтобы она могла обеспечить такую же разрешающую способность, что и пленка. С учетом оптики число пикселей должно быть побольше. Но для начальной оценки полученное число пикселей вполне годится. Детали обсуждать не стоит, дабы не перегрузить читателя лишними физическими подробностями.

6. Развернутой критике подверг мою статью Сергей Ф. С любезного разрешения автора, приведу полностью текст его критической заметки (орфография и стиль автора полностью сохранены):

«Не понятно, почему Вы, даже зная теорему Котельникова, делаете распространённую ошибку - число ОТСКАНИРОВАННЫХ пикселей приравниваете к числу элементов на плёнке? Причём далее Вы ссылаетесь на Сони, которая считает, что для сохранения (при фотографировании или при сканировании) на 2 линии в исходном изображении нужно взять, по крайней мере, 3 пикселя (фотоаппарата, сканера). Т.е. скан ЗАВЕДОМО должен иметь в 1,5х1,5=2,25раз больший объём, нежели оригинал, при равном объёме полезной информации... Строго говоря, информации там будет всё равно несколько меньше, чтобы её извлечь полнее, лучше всё-таки сканировать не с полуторным, а с двухкратным, и даже с ещё бОльшим запасом по частоте. Что и делается иногда при помощи барабанных сканеров с их 8000дпи. Только объём файла при этом разрастается неимоверно, а выиигрыш в количестве дополнительной информации - небольшой, процентов 15-20.
Если вернуться к плёнке и посчитать, сколько "изначальных пикселей" в ней содержится, считая, что необходимым и достаточным является сканирование в 4000дпи, то получится МАКСИМУМ 2145321 : 2,25 = 953476пикс = 9,5Мпикс. Это, вообще говоря, очень много. Если бы это было так, то отпечаток 30х45 выглядел бы идеально гладким, почти таким же, как 10х15. Увы, это не так - разрешение плёнки очень неравномерно по площади кадра - sel' avi. Оно катастрофически падает при недостатке экспозиции - в тенях (в полутенях, в четвертьтенях) которых на реальном снимке немало... В результате, уже на отпечатке 10х15, сделанном даже с Реалы, которая sharpest и the best (без шуток), местами вылезает противное зерно ("picture element")... Несложно прикинуть, как малО в этих местах разрешение. Хорошая цифра этим страдает в гораздо меньшей степени (при 100-200 ISO, естественно) - шумы в тенях очень малы, к тому же шум попиксельный - домен (зерна) не образуется.
У современной цифры, конечно, тоже есть свои недостатки, снижающие информативность. Это, прежде всего, Байеровский трёхцветный фильтр, использование anti-aliasing фильтра.
Но в качестве итогового, мне кажется вполне справедливым заключение Нормана Корена, который вывел, что разрешение в кадре 35мм Provia соответствует 11 Мпикс Байеровской матрицы, но для D1s - Image quality will approach the 645 format - (с). Что реально и наблюдают.»

Сказано много. Поэтому и ответов будет несколько.

а.) Да, я знаю теорему Котельникова-Найквиста и даже умею брать свертку двух функций. :-) Такая оценка (9,5 — 11 Мпикс) весьма распространена, но ошибочна. Впрочем, предоставлю читателю самому решать, кто прав. Не стоит множить сущности сверх необходимого. Для ответа на вопрос о числе пикселей в пленочном кадре не нужна ни теорема Котельникова, ни дискуссия вокруг сканирования. Полагаю, Сергея смутил первый вариант моих рассуждений, предлагавшийся мной для абсолютных дилетантов. Но для людей, хоть немного подготовленных, я привел в своей статье подход №2. Предлагаю еще раз проследить ход моей мысли:

Снимаем на пленку. Ничего не сканируем. Рассматриваем пленку под микроскопом и обнаруживаем, что разрешающая способность составляет 50 пар линий на мм. Далее спрашиваем себя, сколько пикселей нам понадобится на полноразмерной матрице, чтобы обеспечить такое же разрешение, при условии, что оптика настолько хороша, что разрешение не загубит? Вспомнив об известном факторе Келла, отвечаем: по крайней мере, 20 млн.

Спрашивается: при чем здесь сканирование, Котельников, Найквист и т.п.?

Далее: действительно, разрешение в центре и на краях пленки не одинаково. Эта мысль заставляет подумать о снижении оценки 20 млн. пикселей. Но с другой стороны, 3 пикселя на пару линий — минимальная оценка. И Сергей это признает. Да и различия между реальным и идеальным объективом надо бы принять во внимание. То есть, оценку 20 млн. пикселей можно было бы и увеличить. Будем считать, что эти факторы уравновешивают друг друга и останемся на оценке 20 млн.

б.) Сергей мельком упомянул количество информации. Про информацию пишет и Норман Корен в 7-ой части своей статьи. Но все, что связано с информацией — отдельный вопрос, не связанный с числом пикселей непосредственно. Число пикселей скорей прямо связано именно с разрешающей способностью. Количество же информации в кадре и пленочном, и цифровом гораздо меньше, чем дает прямое число пикселей. Именно это позволяет нам безболезненно (без видимых артефактов) ужимать в 8-10 раз практически любой сюжет в jpeg-файле. Именно это позволяет нам использовать мозаичные матрицы в цифровых камерах. И т.д. В данном контексте лучше не оперировать термином «количество информации». Это отдельная большая тема.

в.) Сергей пишет «…местами вылезает противное зерно («picture element»)…»
Достаточно порассматривать сканы с пленки, чтоб понять, что зерно — вовсе не пиксель. Зерно темнеет не целиком. В общем, пленочный пиксель гораздо мельче зерна.

г.) Немного о шумах, вскользь упомянутых Сергеем. Зерно пленки, квантование сигналов, различные нестабильности — все это ведет к появлению шума, который снижает качество. Да, это так. Однако, предлагаю не вникать в такие детали в рамках популярных статей. Тем более, что про качество я уже написал в ответе на второй вопрос.

7. Вопрос: «Исследуя свойства потемнения кристаллов, можно сделать вывод, что на пленке могут быть детали размером, сравнимым с длиной волны света. Изображение на пленке всегда будет отличаться от изображения на цифровой матрице. Не кажется ли Вам, что говорить о таком малом эквивалентном числе пикселей, как 20 млн., вообще смешно? Счет надо вести на гигапиксели!»

Ответ: Все зависит от критерия. Я использовал критерий эквивалентной разрешающей способности. Считаю, использование такого критерия оправданным почти во всех случаях.

Сравнивать пленку без объектива с другими системами смысла не имеет. Ведь не прямым манипулированием с фотоэмульсией Вы собираетесь создавать на ней изображение?! Мне кажется, говоря и о цифровой, и о пленочной фотографии, надо всегда учитывать оптику!

Впрочем, и Ваша позиция мне понятна. С небольшими оговорками. Если Вам действительно важно, чтобы линии и точки, которые нельзя разрешить, сливались в красивое пятно с плавными краями, а не в неэстетичную кляксу, устраивающую большинство, то я полностью принимаю Вашу позицию. Правда, при столь высоких требованиях Вы должны сами готовить растворы, следя за их чистотой, сами заботиться о термостатировании в процессе проявления, сами печатать фотографии вручную и т.п. И даже мелкая пылинка должна приводить вас в шоковое состояние. Если Вы всем этим не занимаетесь, то Ваша позиция лишена всякого смысла. Кстати, Вас должно также раздражать и качество дорогих полиграфических отпечатков. Полагаю, они выглядят для Вас отвратительно. Ваши ощущения, наверно, такие же, как у человека с абсолютным слухом, слышащего фальшивую ноту. Не знаю, уместно ли поздравить Вас с этим или надо скорей посочувствовать.

* * *

У Вас есть свои аргументы? Присылайте их! Если Вас не устраивает их публикация в контексте этой статьи, я с удовольствием выделю для них отдельное почетное место! Читатели вправе знать разные мнения и делать выводы самостоятельно! Также буду рад получить от вас интересные ссылки по данной теме. Спасибо.

На главную страницу
Список статей

Для использования материалов этого сайта в коммерческих или некоммерческих целях необходимо получить от меня письменное разрешение, если обратное не оговорено в явной форме.