رزولوشن، بیشتر یا کمتر مسئله این است؟!

مسابقه افزایش مگاپیکسل در دوربین‌های دیجیتال، همزمان با ابداع آن شروع شد، مخصوصا در چند سال اخیر به یکی از بحث‌های جنجال‌آفرین دنیای دوربین‌های دیجیتال تبدیل شده است.

رزولوشن در دوربین‌های دیجیتال

به مقدار جزئیاتی که سنسور دوربین ثبت می‌کند، رزولوشن می‌گویند که با پیکسل اندازه‌گیری می‌شود. هر چه تعداد پیکسل‌ها بیشتر باشد، جزئیات بیشتری ثبت خواهد شد و فرآیند ثبت تصویر نهایی، بدون محوشدگی و نویزهای ناخواسته، انجام می‌شود.

مسابقه افزایش مگاپیکسل در دوربین‌های دیجیتال، همزمان با ابداع آن شروع شد، مخصوصا در چند سال اخیر به یکی از بحث‌های جنجال‌آفرین دنیای دوربین‌های دیجیتال تبدیل شده است. از معرفی سنسورهای تلفن همراه با ۱۰۸ مگاپیکسل (Xiaomi mi note 10) تا دوربین‌های DSLR با رزولوشن بالای ۴۰ یا ۶۰ مگاپیکسل! (Sony a7r iv با ۶۲.۵ مگاپیکسل) ظاهرا شرکت‌های تولید‌کننده دوربین به راه‌حلی مناسب برای کنترل نویزها در رزولوشن‌های بالا پی برده‌اند و تمام توان خود را برای افزایش رزولوشن به کار گرفته‌اند، تا مشتری بیشتری برای ارتقا به نسل جدید دوربینشان در پشت در فروشگاه‌ها صف ببندد! (البته نه در ایران!)

چرا رزولوشن بیشتر مهم است؟!

رزولوشن بیشتر در دوربین‌های دیجیتال مزایا و معایبی دارد که به صورت مختصر توضیح خواهم داد:

سایز چاپ: مهمترین عامل برای خرید یک دوربین دیجیتال با رزولوشن بالاتر، چاپ عکس‌ها با سایز بزرگتر است. چاپ تصاویر دیجیتال با کنارهم قرار گرفتن تعداد مشخصی پیکسل در هر اینچ (PPI) انجام می‌شود. برای پرینت یک عکس با جزئیات و کیفیت مناسب، حداقل ۳۰۰ پیکسل در اینچ نیاز خواهید داشت (۳۰۰ PPI). برای محاسبه سایز پرینت عکس مقیاس طول و عرض تصویر را بر ۳۰۰ تقسیم می‌کنیم. برای مثال دوربین ۱۲.۱ مگاپیکسلی، Nikon D700 که طول و عرض عکس آن معادل ۴۲۵۶×۲۸۳۲ پیکسل است، میتواند عکسی با کیفیت خیلی خوب و مناسب برای چاپ با ابعاد ۱۴.۲×۹.۴ اینچ (هر اینچ ۲.۵۴ سانتی‌متر است) ثبت کند.

۴۲۵۶÷۳۰۰=۱۴.۲ – ۲۸۳۲÷۳۰۰=۹.۴

قطعا چاپ تصویر با سایز بزرگ‌تر هم امکان‌پذیر است، ولی یا باید قید کیفیت بالا و جزئیات خوب تصویر ۳۰۰ PPI را بزنید یا با استفاده از نرم‌افزاهای افزایش سایز، به صورت مصنوعی و دیجیتالی رزولوشن را افزایش دهید! (اصلا پیشنهاد نمی‌کنم)

کراپ عکس: هر چه رزولوشن بالاتر باشد، دست شما برای کراپ عکس بازتر است! اگرچه خیلی از عکاسان از برش زیادی تصاویر پرهیز می‌کنند، اما بعضی وقت‌ها فوکوس روی یک سوژه مشخص آنقدر مهم است که ارزشش را دارد! برای مثال عکاسان ورزشی و حیات‌وحش یا عکاسان منظره، برای بیشتر نزدیک شدن به سوژه خود معمولا تصاویر خود را کراپ می‌کنند. برای همین این عکاسان از دوربین‌هایی با رزولوشن بالاتر استفاده می‌کنند تا با بریدن قسمتی از تصویرشان، همچنان عکسی با جزئیات بالا و مناسب برای چاپ با کیفیت داشته باشند.

اندازه نمایش: در ۱۰ سال گذشته، فرآیند افزایش رزولوشن صفحات نمایش (مانند تلویزیون و مانیتور) بسیار سریع بوده است، امروزه اندازه  ۴K معادل ۸ مگاپیکسل (۲۱۶۰×۳۸۴۰ پیکسل) به یک استاندارد معمولی تبدیل شده است و شرکت‌ها، صفحات نمایش ۸K معادل ۳۳.۲ مگاپیکسل (۷۶۸۰×۴۳۲۰ پیکسل)خود را هم به بازار عرضه کرده‌اند. بنابراین برای نمایش بهتر تصاویر روی صفحات نمایش جدید نیاز به رزولوشن بالاتری خواهید داشت، آینده نگر باشید!

همانطور که می‌دانید رزولوشن بالا دلیلی بر کیفیت بالای تصویر شما نیست!

اعداد نمایش داده شده در محورهای افقی و عمودی عکس چیست؟

وقتی نیکون دوربین‌های D800  و D800E که دارای سنسور ۳۶.۳ مگاپیکسلی بودند، را به بازار معرفی کرد، اکثر عکاسان دیجیتال هنوز با دوربین‌های ۱۲ مگاپیکسلی عکاسی می‌کردند! (مانند NIKON D700  و D3 و موارد مشابه از سایر برندها) بعد از یک محاسبه ساده تصور بر این است که این دوربین ۳۶.۳ مگاپیکسلی عکس‌هایی با قابلیت چاپ ۳ برابر بزرگتر از دوربین ۱۲ مگاپیکسلی خواهد گرفت! (۳۶.۳=۳×۱۲.۱) البته جمع تعداد پیکسل‌ها ۳ برابر بیشتر است اما تفاوت رزولوشن خطی بسیار کمتر خواهد بود! در واقع تعداد پیکسل‌های یک عکس با ضرب تعداد پیکسل‌های عمودی و تعداد پیکسل‌های افقی انجام می‌شود. دقیقا مانند محاسبه مساحت یک مستطیل! بنابراین دوربین NIKON D700 که عکسی با طول و عرض ۲۸۳۲×۴۲۵۶ ثبت می‌کند. پیکسل‌هایی برابر۱۲,۰۵۲,۹۹۲ خواهد داشت. که تقریبا حدود ۱۲.۱ مگاپیکسل (تقسیم بر یک میلیون) اندازه‌گیری می‌شود. اگر به NIKON D800 نگاهی بیاندازیم، سایز تصاویر آن معادل ۴۹۱۰×۷۳۶۰ خواهد بود، بنابراین عکسی با تعداد پیکسل : ۳۶,۱۵۲,۳۲۰ تولید خواهد کرد، که معادل ۳۶.۱۵ مگاپیکسل است. (اختلاف بین ۳۶.۱۵ و ۳۶.۳ در این است که در واقع تعدادی از پیکسل‌های گوشه‌های سنسور برای محاسبه Optical Black و دیگر نیازهای سنسور است، که مانند بافر برای سلول‌های دیگر و بالابردن دقت سنسور عمل می‌کند). حالا اگر تعداد پیکسل های افقی را بین D700 و D800 مقایسه کنیم ، ۴،۲۵۶ در مقابل ۷،۳۶۰ پیکسل، این افزایش تنها ۷۳٪ (تقریبا ۱.۷۳ برابر) است ، نه ۲۰۰٪ ! یعنی چی!؟ در اصل، اگر می‌توانستید چاپی دقیق با اندازه ۹.۴×۱۴.۲ اینچ با کیفیت ۳۰۰ PPI با دوربین D700 داشته باشید، به روزرسانی سخت افزارتان به D800 منجر به چاپ ۱۶.۴×۲۴.۵ اینچ در همان ۳۰۰ PPI خواهد شد. از این رو ، مهاجرت از ۱۲ مگاپیکسل به ۳۶ مگاپیکسل می‌تواند معادل ۷۳٪ تاثیر در بزرگنمایی داشته باشد که حتی نزدیک به ۳ برابر هم نیست. (در محاسبات مقداری دقت کنید، ریاضی ملال‌آور است!)

بنابراین برای چاپ ۲ برابر بزرگتر در همان PPI، باید رزولوشن سنسور را ضربدر ۴ کنیم. برای مثال ، اگر شما دوربین D700 دارید و از خود می‌پرسید: برای چاپ ۲ برابر بزرگتر چه مقدار رزولوشن نیاز است؛ باید ۱۲.۱ (مگاپیکسل سنسور) را ضرب در ۴ کنید. که به یک سنسور ۴۸.۴ مگاپیکسلی نزدیک می‌شود. بنابراین اگر قصد دارید دوربین Canon 5DS DSLR که دارای سنسور ۵۰.۶ مگاپیکسلی است خریداری کنید، می توانید در مقایسه با D700 تصویر خود را کمی بزرگتر از ۲ برابر چاپ کنید. برای درک این اختلافات در رزولوشن، بهتر است به تصویر ذیل نگاهی بیاندازید. که سنسورهای مختلف را از نظر اندازه چاپ ۳۰۰ PPI مقایسه کرده است.

مقایسه رزولوشن در سنسورهای مختلف

همانطور که می‌بینید، با وجود اینکه اعداد رزولوشن سنسور از ۱۲.۱ مگاپیکسل به ۵۰.۶ مگاپیکسل افزایش می‌یابد، ولی در عرض تصویر تفاوت بسیار کمتری دیده می‌شود. اما اگر می خواهید به اختلاف مساحت کلی عکس توجه کنید، تفاوت ها واقعاً قابل توجه‌اند! می توانید ۴ تصویر را از D700 بگیرید، آنها را در کنارهم بچسبانید و در مقایسه با تصویر ۵۰.۶ مگاپیکسلی، هنوز مقیاس کوچکتری داشته باشید.

مقایسه سنسور 12.1 مگاپیکسلی با سنسور 50.6 مگاپیکسلی

سایز سنسور، سایز پیکسل و تفاوت آن‌ها در رزولوشن چه تاثیری دارد؟

همانطور که می‌دانید رزولوشن سنسور از مهمترین ویژگی‌های دوربین است و ارتباط مستقیم با اندازه فیزیکی سنسور و پیکسل‌های آن دارد. ممکن است دو دوربین با رزولوشن یکسان داشته باشید، اما یکی از آن‌‌ها سنسوری بسیار بزرگتر از دیگری، داشته باشد. به عنوان مثال، Nikon D7100 دارای سنسور ۲۴.۱ مگاپیکسلی است، و Nikon D750 که سنسور ۲۴.۳ مگاپیکسلی دارد. هر دو دارای رزولوشن مشابه هستند. با این حال، اگر به اندازه  فیزیکی سنسورهای موجود در این دو دوربین نگاه کنید، Nikon D7100 دارای سنسور ۱۵.۶×۲۳.۵ میلی‌متر است، در حالی که سنسور موجود در Nikon D750، به اندازه ۲۴.۰×۳۵.۹ میلی‌متر می‌باشد. که ۵۲ درصد در عرض یا ۲.۳ برابر در مساحت، از حسگر D750 بزرگتر است! با وجود این که هر دو دوربین تقریبا از تصاویر با عرض مشابه (۴۰۰۰×۶۰۰۰ در D7100 در مقابل ۴۰۱۶×۶۰۱۶ در D750) بهره می‌برند، اندازه فیزیکی هر پیکسل در سنسور D750 معادل با ۵۲% یا ۱.۵۲ برابر بزرگتر است. در واقع این دو دوربین دارای رزولوشن مشابه هستند و از این رو هنگام چاپ میتوانند به طور بالقوه اندازه مشابه داشته باشند. اگر طول سنسور را بر طول تصویر تقسیم کنیم، می توان اندازه تقریبی هر پیکسل را محاسبه کرد. در مورد D7100، اگر ۲۳.۵ (طول سنسور) را تقسیم بر ۶۰۰۰ (طول تصویر با مقیاس پیکسل) کنیم به عدد تقریبی ۳.۹۲ میکرومتر (µm) دست خواهیم یافت، در حالی که اگر ۳۵.۹ در دوربین Nikon D750 را بر ۶۰۱۶ تقسیم کنیم تقریباً ۵.۹۷ میکرومتر (µm) به دست خواهد آمد.

آیا تفاوت اندازه پیکسل در تصاویر اهمیت دارد؟ در اصل ، پیکسل‌های بزرگتر می‌توانند نور بیشتری نسبت به پیکسل‌های کوچکتر جذب کنند، که این امر به کیفیت بهتر تصویر و پردازش نویز بهتر در هر پیکسل منجر می‌شود. (مطلب مربوط به سنسورهای دوربین‌های دیجیتال را مطالعه کنید) با این حال، چند نکته وجود دارد که باید آنها را به خاطر بسپارید.

اختلافات در هنگام وجود نور مناسب (سطح ISO کم) اندک است، اگر عکسبرداری با ISO هایی مانند ISO 100-400 انجام شود، به علت جذب مناسب نور معمولاً تفاوت کمی در عملکرد نویز بین پیکسل‌ها وجود دارد. در مورد D7100 و D750، هر دو دوربین تقریبا تصاویری بدون نویز در ISO 100 تا ۴۰۰ ثبت خواهند کرد. ولی تفاوت قابل ملاحظه‌ای در عملکرد سنسور در ISO های بالاتر از ۸۰۰ در D750 وجود دارد. بنابراین پیکسل‌های بزرگتر برای محیط‌هایی با نور کم که معمولاً از ISO بالاتر استفاده می‌شود مناسب‌تر است.

اگر اندازه سنسور یکسان باشد اما رزولوشن تصویر متفاوت باشد، پیکسل‌های کوچکتر (رزولوشن بالاتر) لزوما نویز بیشتری نخواهند داشت! یک سنسور با رزولوشن بیشتر، شما را قادر به چاپ بزرگتر می‌کند. از آنجا که معمولاً نویز بر اساس هر پیکسل ارزیابی نمی‌شود، برای مقایسه نویز از دو سنسور با رزولوشن متفاوت، باید تصاویر را با اندازه مشابه تبدیل یا چاپ کنید و بعد عمل مقایسه را انجام دهید. به عنوان مثال ، Nikon D750 دارای سنسور ۲۴.۳ مگاپیکسلی است، در حالی که دوربین جدیدتر Nikon D810 دارای سنسور ۳۶.۳ مگاپیکسلی است. از آنجا که D810 از رزولوشن بیشتری برخوردار است، اندازه پیکسل آن به طرز قابل توجهی از D750 کوچکتر است. (۴.۸۸ میکرومتر در مقابل ۵.۹۷ میکرومتر)، به این معنی که اگر بزرگنمایی را تا ۱۰۰٪ اعمال کنید، احتمالا نویز بیشتری خواهید دید. اما اگر هر دو تصویر با یک اندازه چاپ کنیم، باید تصاویر D810 را تغییر اندازه دهیم تا با D750 یکی شود. (کاهش ۳۶.۳ مگاپیکسل به ۲۴.۳ مگاپیکسل)، می‌توان دید هر دور تصویر دارای رفتار نویزی مشابهی هستند. به تصاویر زیر از هر دو دوربین نگاهی بیندازید ، که تصویر D810 به ۲۴.۳ مگاپیکسل تغییر یافته است.

عکس با ISO 1600 گرفته شده با نیکون D750

Nikon D750- ISO 1600

عکسی با ISO 1600، گرفته شده با نیکون D810

Nikon D810 – ISO 1600

همانطور که مشاهده می‌کنید، رفتار نویزی در هر دو تصویر بسیار شبیه به هم هستند! با توجه به مطالب فوق، چگونه می توان تصویری از دوربین ۳۸ مگاپیکسلی نوکیا ۸۰۸ PureView با تصویری از دوربین DSLR  فول‌فریم ۳۶ مگاپیکسلی NIKON D810 مقایسه کرد؟ خوب، اصلا قابل مقایسه نیستند! زیرا مقایسه یک سنسور کوچک با اندازه ۱۰.۶۷×۱۳.۳ میلی‌متر در تلفن‌همراه در مقابل یک سنسور ۳۵ میلی‌متری DSLR  با اندازه ۲۴×۳۵.۹ میلی‌متر اصلا منطقی نیست! تفاوت ۲۷۰٪ در عرض حسگر یا ۶ برابر در کل مساحت سنسور است! بنابراین با وجود این واقعیت که نوکیا ۸۰۸ از لحاظ فنی رزولوشن بیشتری نسبت به D810 دارد، ولی اندازه پیکسل ۱.۴ میکرومتری آن با پیکسل‌های ۴.۸۸ میکرومتری D810 اصلا حرفی برای گفتن باقی نخواهد گذاشت! در نتیجه تصاویر در دوربین گوشی تلفن همراه در مقایسه با تصاویر D810 غبارآلود به نظر می‌رسد! اگرچه نوکیا ۸۰۸ PureView به طور بالقوه می تواند چاپ‌های بزرگتری را انجام دهد، اما بدیهی است که D810 چاپ بسیار با کیفیت‌تر با جزئیات بیشتر تولید می‌کند. در نتیجه میتوان گفت: رزولوشن بیشتر برای چاپ بزرگ‌تر و باکیفیت کافی نیست!

تاثیر لنزها در ثبت رزولوشن

آیا لنز در ثبت بهتر رزولوشن تاثیرگذار است؟

اگر لنز بی‌کیفیت باشد اعداد بزرگ مگاپیکسل سنسور کاملا بی‌فایده جلوه می‌کنند! اگر لنز نتواند جزئیات کافی را به سنسور برساند، کیفیت تصویر نهایی چنگی به دل نخواهد زد! نوکیا ۸۰۸ PureView ممکن است دارای رزولوشن تصویر ۳۸ مگاپیکسلی باشد، اما در مقایسه با D810، با یک لنز با کیفیت، چه مقدار جزئیات را می تواند در سطح پیکسل ثبت کند؟ اصلا قابل مقایسه نیست! ناخودآگاه به علت همین ضعف بسیار مهم، عملکرد واقعی آن از نظر رزولوشن بسیار کمتر از ۳۸ مگاپیکسل خواهد بود، این امر منطقی است، چراکه نمی توان یک دوربین سنسور کوچک که دارای یک لنز کوچک است با یک DSLR فول فریم و یک لنز با قدرت مقایسه کنید. مشکل دیگر انکسار (Diffraction) است. دوربین‌های دارای حسگر کوچکتر، در دیافراگم‌های بزرگتر دارای Diffraction زیادی هستند، که باعث کاهش موثر شارپنس و رزولوشن موثر خواهد شد.

هنگام مقایسه دوربین‌ها با اندازه سنسور یکسان و رزولوشن‌های مختلف، باید این نکته را در نظر داشته باشید که دوربین با رزولوشن بیشتر، برای ثبت بهتر رزولوشن باید از لنزهای با کیفیت‌تری استفاده کند. ممکن است یک لنز در دوربین ۱۲ مگاپیکسلی بسیار خوب عمل کند، اما نتواند جزئیات کافی را در دوربین ۲۴ مگاپیکسلی یا ۳۶ مگاپیکسلی ثبت کند، در واقع مزیت رزولوشن بالا را از بین می‌برد. در برخی موارد، بهتر است برای جلوگیری از کاهش کیفیت تصویر، مانند نیاز به فضای ذخیره‌سازی بیشتر و قدرت پردازش سریع‌تر، دوربینی با روزلوشن بالاتر را انتخاب نکنید!

اگرچه تولیدکننده‌هایی مانند Nikon و Canon لنزهایی که به طور خاص برای سنسورهای با رزولوشن بالاتر طراحی شده‌اند، به بازار ارایه داده‌اند. اما مجبورید هر لنز را که در گذشته خریداری کرده‌اید دوباره ارزیابی کنید تا ببینید کدام یک از دقت کافی هنگام استفاده در رزولوشن‌های بالای دوربین جدیدتان برخوردار است و کدام یک خطای بیشتری دارد. در بسیاری از موارد، لنزهای قدیمی‌تر عملکرد ضعیف‌تری‌ در ثبت جزئیات مخصوصا در گوشه‌های تصویر دارند، که ممکن است برای عکس‌های منظره و معماری مناسب نباشند.

تاثیر دانش‌فنی در ثبت بهتر رزولوشن

 مهارت‌ فنی عکاس چه تاثیری در ثبت بهتر رزولوشن خواهد داشت؟

ممکن است دارای بهترین دوربین با رزولوشن بالا و بهترین لنزهای بازار باشید واضح است که تجهیزات، شما را قادر به استفاده حداکثری از قابلیت‌های سنسور می‌کند، ولی هنوز هم تصاویر ضعیفی که فاقد جزئیات کافی است را ثبت می‌کنید و مسلما نمی‌توانید تصاویرتان را در چاپ‌های باکیفیت استفاده کنید. به علاوه اگر قادر به استفاده از نور خوب نباشید و سوژه خود را با دقت قاب‌بندی نکنید، بازهم تصویر نهایی از کیفیت مناسب برخوردار نخواهد بود! پس باید مهارت‌های فنی مناسب و کاربردی زیادی برای ثبت هر چه بهتر تصاویر خود کسب کنید. دوربین‌های با رزولوشن بالا اساسا همه چیز را “تقویت” می‌کنند، صدها دلیل مخرب مانند لرزش دوربین ناشی از نگه‌داشتن اشتباه دوربین، ارتعاشات دیافراگم دوربین، فوکوس ضعیف، سه پایه ناپایدار، باد  و … برای ثبت یک عکس تار و بی‌کیفیت وجود دارد.

بنابراین اگر تصمیم به خرید یک دروبین با رزولوشن بالاتر دارید، بهتر است برای یادگیری تکنیک‌های مناسب، برنامه‌ریزی کرده و تمرین مداوم را فراموش نکنید. در غیر این صورت، ممکن است پتانسیل سنسور دوربین خود را کاملا تلف کنید.

منبع:

photographylife.com