Bagaimana kamera resolusi tinggi penting ketika outputnya beresolusi rendah?

Pertanyaan ini terinspirasi oleh pertanyaan ini yang menunjukkan gambar-gambar ini .
Jawaban yang diterima menunjukkan bahwa foto-foto ini diambil oleh kamera tampilan 8x10, dan penggunaan kamera 8x10 dikonfirmasi dalam komentar.

Pertanyaan saya adalah: Bagaimana Anda bisa tahu?

Ketika dilihat di halaman web gambar-gambar ini adalah 496x620 = 0,37 megapiksel (atau 720x900 = 0,65 megapiksel jika Anda mengklik "tampilan penuh").
Jadi setiap kamera dengan resolusi lebih tinggi dari 0,37 Mpx harus dapat menangkap gambar-gambar ini, yang berarti hampir semua smartphone dan webcam di pasaran.

Saya tahu tentang sensor Bayer . Tetapi efek kasus terburuk dari sensor Bayer adalah mengurangi resolusi dengan faktor empat: Jika Anda menurunkan skala gambar dengan faktor dua di setiap arah, setiap piksel output akan berisi data dari setidaknya satu sensor input untuk masing-masing sensor. saluran R / G / B.
Menurunkan skala dengan faktor 4 masih berarti daripada kamera dengan resolusi lebih dari 1.5Mpx (daripada output 0,37Mpx) harus dapat menangkap gambar-gambar ini. Kami masih berbicara tentang hampir setiap smartphone dan sebagian besar webcam di pasar.

Saya tahu tentang kedalaman warna . Tetapi JPG, format yang kami gunakan untuk melihat gambar-gambar ini, adalah 8x3 = 24 bit. Dan menurut skor DxOMark ada beberapa kamera, termasuk Sony NEX 7 dan Nikon D3200, yang mampu menangkap 24 bit warna.
Jadi, bahkan jika webcam $ 10 tidak cukup menangkap nuansa dalam gambar-gambar ini, NEX 7 atau D3200 harus dapat melakukannya.

Saya tahu bahwa sebagian besar lensa memiliki resolusi lebih rendah daripada kemampuan kebanyakan sensor. Sebagai contoh, Nikkor 85mm f / 1.4G adalah lensa paling tajam Nikon menurut DxOMark , dan memberikan kasus terbaik yang setara dengan resolusi 19Mpx pada kamera 24Mpx (full-frame Nikon D3X), sedangkan lensa paling tidak tajam memiliki lensa setara dengan kasus terbaik 8Mpx pada kamera yang sama.
Tetapi lensa terburuk dalam database mereka masih memberikan urutan resolusi lebih besar daripada format output dari contoh-contoh ini.

Saya tahu tentang rentang dinamis. Tapi gambar-gambar ini mengontrol pencahayaan sehingga mereka tidak meniup highlight atau kehilangan bayangan. Selama Anda berada dalam posisi untuk melakukan itu, rentang dinamis tidak masalah; bagaimanapun juga akan dipetakan ke kisaran output 0-255 dari JPG.
Dalam kedua kasus tersebut, DxOMark mengatakan bahwa beberapa kamera dengan sensor full frame atau lebih kecil memiliki jangkauan dinamis yang lebih baik daripada yang terbaik dari kamera format medium.

Itulah yang saya tahu, dan tidak ada dalam fragmen teori ini yang dapat memberi tahu saya bagaimana mungkin untuk memberitahu kamera tampilan 8x10 dari Sony NEX 7 ketika Anda melihat hasilnya sebagai JPG 0,37 Mpx.

Pada dasarnya, sejauh yang saya mengerti, seharusnya tidak relevan berapa banyak megapiksel dan berapa banyak kedalaman warna yang dapat ditangkap oleh sensor, selama itu setidaknya sebanyak yang dapat ditunjukkan oleh format output.

Namun, saya tidak meragukan penilaian jawaban dari Stan Rogers. Dan saya belum pernah melihat yang serupa, dalam hal ketajaman yang dirasakan, dari kamera sensor kecil.

Apakah saya salah mengerti apa arti resolusi?

Saya kira saya terutama bertanya tentang teori: Bagaimana perbedaan antara dua resolusi (diukur dalam piksel, lp / mm, kedalaman warna atau apa pun) dapat terlihat dalam format tampilan yang memiliki resolusi kurang dari yang asli?

Atau untuk mengatakannya secara berbeda: Apakah ada sesuatu yang menghentikan saya, pada prinsipnya, dari mereplikasi gambar-gambar ini ke pixel dengan menggunakan pencahayaan Sony NEX 7 dan $ 10.000?

Ini semua tentang kontras mikro. Lihatlah tulisan tentang aps-c versus full frame dan kemudian kembangkan perbedaan itu menjadi sensor format sedang dan besar.

Kapan perbedaan antara APS-C dan sensor bingkai penuh penting, dan mengapa?

Mengikuti teori tentang oversampling, lebih baik untuk sampel pada tingkat yang lebih tinggi dan kemudian menurunkan sampel daripada sampel pada batas nyquist dari awal - yaitu. jika tujuan akhir Anda adalah 640x480, masih lebih baik menggunakan sensor 1280x960 daripada sensor 640x480.

Tidak masalah berapa banyak MPixel yang Anda miliki ketika piksel tetangga saling bergantung satu sama lain, karena lingkaran kebingungan lebih besar daripada piksel Anda pada bidang sensor. Lensa memiliki kemampuan penyelesaian yang terbatas juga. Selain itu, Anda harus mempertimbangkan lensa "ketajaman" versus bukaannya, dan sensor yang lebih besar memungkinkan Anda untuk lebih dekat dan mendapatkan DOF yang lebih sempit berhenti, yang berarti Anda dapat menangkap lebih banyak detail - Lingkaran kebingungan lebih besar, lensa bekerja dengan lebih sedikit difusi, dll.

Dan kemudian Anda memiliki "kompresi kedalaman" yang dilakukan oleh panjang fokus lensa yang cukup agresif dalam bidikan tersebut, menunjuk ke sebuah telefoto. FOV pada sensor kecil akan mengharuskan Anda untuk mundur jauh dan membuka bukaan banyak untuk mendapatkan DOF sempit itu. Namun, menjalankan angka-angka, dengan kamera full-frame Anda dapat mencapainya, 210mm, jarak 2meters, F8 akan memberikan DOF 4 cm dan FOV yang mengambil wajah seperti pemotretan itu.

Dengan kata lain: semakin besar sensor relatif terhadap subjek, semakin sedikit lensa harus bekerja pada sinar cahaya untuk memampatkan mereka ke tempat yang ketat. Ini meningkatkan kejelasan bidikan dan ini menunjukkan tidak peduli jarak menonton (yang disimulasikan dengan mengubah ukuran gambar ke resolusi yang lebih rendah).

Diskusi berikut tentang peningkatan detail dan retensi melalui pengubahan ukuran inilah perbandingan jika subjek serupa format besar vs fullframe dan format besar versus apsc:

Atas: wajah laki-laki dengan potongan janggut. Dalam resolusi di situs yang Anda tautkan, jenggot diberikan dengan rambut pixelwide, tetapi semua yang hilang pada ukuran yang sama dengan contoh Matt. Sekarang janggutnya tersebar. Jika kita melihat gambar Matt dalam ukuran yang sama dengan foto 8x10 di situs, kita mungkin melihat perbedaan besar jika kepala tidak fokus. Bahkan sistem aps-c dan sensor yang lebih kecil dapat menghasilkan hasil ini (mengenai perincian).

Bawah: apakah kita membandingkan bulu mata perempuan dengan ukuran yang sama seperti pada halaman web yang Anda tunjukkan, dengan mata fokus dari kamera APS-C, dan mengasah tidak akan membawa pori-pori di kulit kembali. Kita mungkin meningkatkan persepsi bulu mata dengan mengorbankan lingkaran cahaya di sekitarnya.

Kita sekarang melihat perbedaan resolusi "sistem keseluruhan" yang sangat besar , dan kamera apsc + lensa yang digunakan + terlihat pada resolusi rendah yang diberikan tidak dapat membuat detail yang sama seperti kamera 8x10 + yang dapat + + dilihat oleh lensa . Semoga poin saya lebih jelas sekarang.

Perbandingan lain dengan aps-c, stub beard, setelah mengasahnya. Meskipun stackexchange mengubah ukurannya, kita masih dapat merasakan perbedaan dalam kejelasan.

Kesimpulannya faktor-faktor lain yang Anda tanyakan selain resolusi piksel adalah:

• Total resolusi sistem lp / mm
• SNR
• Pembesaran dari orang ke sensor ke layar tempat Anda melihatnya pada jarak yang Anda lihat dari proyeksi mata Anda pada resolusi retina - semakin kecil (di bawah 1: 1) perbesaran setiap bagian dari sistem, semakin tinggi tuntutan untuk dua faktor di atas, yang pada gilirannya dipengaruhi secara negatif oleh area proyeksi yang lebih kecil.

Anda akan mendapatkan detail lebih banyak dalam pemotretan makro downscaled daripada yang Anda lakukan tanpa memotret makro di tempat pertama.

Sebuah bukti akhir bahwa resolusi sebelum hal-hal downscaling penting. Atas: 21MP FF Bawah: 15MP Aps-c dengan lensa yang sama / panjang fokus aperture.

Sekarang diubah kembali ke resolusi yang sama:

dan menerapkan sedikit penajaman untuk mengembalikan detail. Apa yang kamu lihat? sedikit lebih detail dari kamera 21mp FF dilihat pada ukuran / resolusi yang sama yang akan setara ke kamera 3Mp. Anda tidak dapat menghitung garis dalam gambar yang diubah kembali, tetapi persepsi bahwa itu adalah garis adalah benar. Apakah Anda menginginkan ini atau tidak adalah pilihan kreatif Anda, tetapi mulai dengan resolusi yang lebih tinggi (diberikan oleh sistem total) Anda mendapatkan pilihan. Jika Anda tidak menginginkannya, Anda dapat mengaburkan gambar sebelum mengubah ukuran.

Satu percobaan terakhir untuk menunjukkan perbedaan antara ukuran kecil, res rendah vs sensor lebih besar, resolusi lebih tinggi, tetapi ditala kembali dan dipertajam dengan resolusi yang sama, ditunjukkan pada UKURAN SAMA pada akhirnya - dengan ALL ELSE EQUAL. Keren kan? Bagaimana saya melakukan itu? Kamera APS-C saya melakukan simulasi "crop sensor" (lebih kecil dari apc-c saya) dengan memotong gambar dari gambar. Lalu saya pergi lebih dekat ke subjek untuk mengisi sensor 4x lebih besar dengan subjek yang sama. - seperti potret pada sensor format besar pada dasarnya adalah bidikan makro - semakin dekat dengan kamera aps-c. Kualitas elektronik yang sama, lensa yang sama, pengaturan yang sama, cahaya yang sama.

Beginilah tampilannya pada sensor kecil, sebut saja "mini aps-cc":

Di sini kita melihat "format besar" (aps-c besar penuh):

Di sini kita melihat banyak detail, bukan? Tapi itu tidak masalah setelah kami skala ulang ke gambar 0,016MP, dan mempertajam untuk kontras yang sama secara keseluruhan, bukan?

Tapi memang kita lakukan! Jika Anda masih tidak percaya, saya menyerah :)

Sebanyak apa pun, tampilan kamera yang dibagikan adalah kedalaman bidang yang sangat dangkal yang tidak sejajar dengan bidang film. Membuat fokus bibir dan mata dalam beberapa gambar dengan postur subjek dan DoF yang sangat dangkal (sesering mungkin, dahi pada garis rahang tepat di bawah mata terasa lembut) tidak mungkin terjadi tanpa memiringkan.

Ada juga sifat rentang tidak fokus; itu lebih khas rendisi ukuran dekat kehidupan daripada fokus jauh. Ekstensi DoF ke kamera hampir sama dengan ekstensi ke latar belakang, yang adalah apa yang Anda harapkan saat Anda mendekati reproduksi 1: 1. Pada jarak kerja yang lebih normal, Anda akan mengharapkan sekitar sepertiga / dua pertiga dari ketajaman nyata di sekitar bidang fokus yang tajam (sepertiga dari DoF di depan bidang fokus; dua pertiga di belakang). Jadi itu menunjukkan "sensor" jauh lebih besar dari APS-C, full-frame atau bahkan format medium. Pengalaman dengan format 4x5 dan 8x10 memberi tahu saya bahwa itu lebih cenderung 8x10 (walaupun bahkan salah satu kamera format besar yang jarang tidak akan keluar dari pertanyaan juga), dan saya pikir lensa 210mm lebih mungkin daripada, mengatakan,

Seperti yang ditunjukkan oleh Michael Nielsen, ada banyak "kontras mikro" yang terlihat dalam gambar, tetapi pada tingkat tertentu Anda dapat memalsukan hal itu dalam pasca-pemrosesan, terutama jika tujuannya adalah untuk membuat ukuran webby. Dan saya kira Anda bahkan bisa memalsukan DoF dan bidang fokus jika Anda rajin membuat peta kedalaman dengan bidang fokus gradien diterapkan terhadap apa yang seharusnya menjadi model 3D dari subjek dan memahami dinamika fokus 8x10 pada sekitar 50-60% reproduksi ukuran hidup, tetapi itu akan menjadi salah satu heck of banyak pekerjaan. Solusi ekonomis, baik untuk fotografer dan siapa pun yang menganalisis gambar, akan menjadi kamera tampilan 8x10 yang sebenarnya.

Tidak, kamera resolusi tinggi benar-benar tidak masalah ketika outputnya beresolusi rendah, setidaknya tidak ketika Anda beralih dari megapiksel dua digit menjadi seperempat satu megapiksel. Ambil gambar berikut:

Diubah ukurannya untuk web itu terlihat baik meskipun fakta bahwa wajah subjek bahkan tidak dalam fokus! Sudah jelas jika dilihat pada 100% dan jelas di media cetak, tetapi Anda benar-benar tidak tahu kapan ukurannya diubah menjadi 2% dari piksel aslinya dan dipertajam untuk web.

Berikut contoh lain, ambil gambar asli yang sangat besar, sekitar 8 megapiksel:

Sangat rendah untuk resolusi ramah web dan mempertajam, dan tiba-tiba melihat semua kontras mikro!

2x oversampling pasti akan membantu dengan resolusi dan kesetiaan warna gambar Bayer. Tetapi gambar dari Canon Digital Rebel (300D) asli yang dirilis pada tahun 2003 yang diubah ukurannya menjadi 600x400 adalah oversampling 5x, di setiap arah yang berarti setiap piksel dalam gambar yang diubah ukurannya menggantikan 25 piksel asli. Sangat, sangat sedikit dari kualitas 25 piksel tersebut akan berdampak pada gambar yang diubah ukurannya.

Meningkatnya microcontrast yang diberikan oleh sistem format yang lebih besar tidak akan terlihat, macrocontrast yang Anda lihat dapat dikompensasi dengan postprocessing, ketika Anda memiliki begitu banyak resolusi untuk membuang artefak yang diasah tidak akan terlihat.

Jika Anda cocok dengan kedalaman bidang maka akan sangat sulit untuk membedakan antara kamera pandangan 10x8 dan compact ketika diubah ukurannya menjadi kurang dari 1 megapiksel.

Saat merender adegan dengan detail halus menjadi gambar beresolusi rendah, perlu menerapkan pemfilteran spasial untuk menghapus konten apa pun yang frekuensinya di atas batas Nyquist. Saat menerapkan penyaringan spasial, ada dua tujuan yang saling bertentangan:

1. Konten yang frekuensi ruangnya cukup rendah untuk ditampilkan harus dilemahkan sesedikit mungkin.

2. Konten yang memiliki frekuensi spasial serupa harus dilemahkan dengan jumlah yang kira-kira sama.

Untuk melihat di mana tujuan konflik, bayangkan adegan dengan pola garis konvergen. Jika jarak agak mendekati batas Nyquist untuk resolusi target, tetapi garis selalu cukup terpisah untuk ditampilkan dengan jelas, seringkali akan lebih baik untuk menunjukkannya dengan jelas daripada mengaburkannya. Namun, jika adegan tersebut mengandung pola garis konvergen yang terlalu dekat untuk dapat dibedakan, membuat garis-garis tersebut secara bertahap menjadi lebih buram karena jarak mereka mendekati batas resolusi akan kurang mengganggu daripada memiliki garis muncul dengan jelas sampai ke titik di mana mereka transisi tajam ke abu-abu solid.

Dalam banyak kasus, jenis pemfilteran yang optimal untuk sebuah adegan akan tergantung pada kontennya dan aspek mana yang menarik. Mengambil adegan dalam resolusi yang lebih tinggi dari format output yang dimaksudkan akan memastikan bahwa semua informasi yang mungkin diinginkan dalam gambar akhir akan dipertahankan. Informasi harus disaring sebelum gambar dapat diberikan dalam resolusi yang lebih rendah, tetapi pengambilan resolusi tinggi akan memungkinkan untuk menyesuaikan metode penyaringan yang tepat untuk secara optimal sesuai dengan kebutuhan adegan (dan mungkin menggunakan metode berbeda untuk berbagai bagian dari sebuah adegan). Jika seseorang berniat membuat gambar akhir di 640x480, manfaat menangkapnya di 6400x4800 mungkin tidak akan jauh lebih besar daripada yang diberikan oleh 1600x1200, tetapi mungkin ada beberapa manfaat untuk naik menjadi sekitar 2,5x.