Fotoškola - 2.díl: Megapixely a DPI

Každý v celku chápe, že počet megapixelů je počet bodů tvořících obraz. 6 megapixelový fotoaparát tak bude mít obraz složen z cca 3000x2000 bodů. Každý jednotlivý bod musí nést informaci o jasu i barvě a to v digitální representaci představuje nést celkem 3 informace – jas červené barvy (Red), jas zelené barvy (Green) a jas modré barvy (Blue). To je tzv. RGB reprezentace, která se de facto stala standardem pro Windows. Každý pixel fotky se tak rozpadá do 3 složek RGB, tzn. že 6 megapixelový fotoaparát bude mít celkem 6x3=18 milionů jednotlivých „pixelíků“ citlivých buď na R či G či B. Jenže ono to tak ve skutečnosti není…



Bayerova maska

Oproti očekávání vypadá však senzor mírně jinak a výrobci tak trochu své zákazníky klamou. 6 megapixelový fotoaparát má skutečně 6 milionů pixelů, ale každý je pouze černobílý tedy neschopný vidět barvu. Aby senzor viděl i barvu, tak před jednotlivými pixely je barevná RGB maska s tím, že barvy jsou uspořádány do čtverce a zelená maska je ve čtverci dvakrát. Dvojnásobný počet zelených buněk tak simuluje zvýšenou citlivost oka na zelenou barvu. Vzniká tím tzv. Bayerova RGBG maska. Z uvedeného vyplývá, že 6 megapixelový fotoaparát má "pouze" 1.5 milionu červených pixelů, 1.5 milionu modrých a 3 miliony zelených.



I když Bayerova RGBG maska je poměrně rozšířená, najdou se odlišnosti. Některé fotoaparáty SONY používají místo masky RGBG masku RGBE, kde místo druhé zelené je použita nachová (Emerald). Sony tvrdí, že to zvyšuje barevný rozsah a barevnou citlivost. Trochu odlišnou strukturu pixelů mají i některé senzory Fuji a zcela odlišnou filosofii, která nepotřebuje Bayerovu masku, používají senzory typu Foveon. Ty ve svých fotoaparátech používá např. Sigma nebo Polaroid.

Interpolace

Okamžitě vás tak musí napadnout otázka: „Kde se tedy bere úplná RGB informace každého bodu? Vždyť ona vlastně nikde není!“. Skutečně je to tak – úplná RGB informace každého bodu se musí teprve vypočítat z barevné informace okolních bodů. Tomuto procesu se říká interpolace:



Aby se pro každý bod (pixel) obrazu získala plnohodnotná RGB informace, tak se ze 4 sousedních pixelů senzoru (2x2) vypočítá jeden RGB pixel obrazu.



Pro sousední pixel obrazu je použita pouze o 1 pixel posunutá čtveřice pixelů senzoru, takže ve výsledku je každý pixel senzoru použit 4x - neboli došlo k interpolaci obrazu.

A tady je též zakopán naznačený „podvod“. 6 megapixelový fotoaparát s Bayerovou maskou je tak trochu jen 1,5 megapixelový a 6 megapixelového výsledku se dosahuje interpolací. Výsledného obrazu se tak nedosahuje čistě optickou cestou (jak by člověk očekával), ale jaksi výpočtem. V důsledku dvojnásobného počtu zelených pixelů oproti červeným a modrým je zelený kanál vždy nejostřejší a nejméně zašuměný v porovnání s červeným a modrým.

Na obranu výrobců je třeba říct, že uvedená metoda interpolace funguje velmi dobře a rozdíl v kvalitě kresby dosažený skutečnou optickou cestou (velmi blízko této metodě je právě senzor typu Foveon) je poměrně malý a pro běžnou praxi zcela zanedbatelný.

Dot Per Inch neboli DPI

Pomineme-li Bayerovu masku a interpolaci, tak z fotoaparátu vyleze např. 6 megapixelová fotografie 3000 x 2000 bodů. Pokud takovou fotografii vytisknete na papír velikosti 9 x 13cm (běžná pohlednice) je možné si položit otázku: „Kolik bodů se zhustí na 1 cm fotografie?“

Snadno se vypočítá, že 3000 bodů horizontálně se zhustí na 13 cm – neboli hustota bodů bude 3000/13=230 bodů na 1 cm a 2000 bodů vertikálně se zhustí na 9 cm, takže 2000/9=222 bodů/cm. V praxi se však vžilo udávat tyto hodnoty ne na 1cm ale na palec, přičemž 1 palec (inch) je 2,54 cm. Dot per inch (DPI, bodů na palec) není tak nic jiného, než hustota tisku. V našem příkladě je tedy velikost pohlednice 9 x 13 cm převedená na palce 9/2,54 = 3,54 a 13/2,54=5,12. Hustota tisku je potom 3000/5.12=586 dpi a 2000/3,54=565 dpi.

V tiskařské praxi se za standard vysoce kvalitního tisku považuje 300 dpi (odpovídá 120 bodům/cm) a hustota tisku kolem 150 dpi (60 bodů/cm) je považována za rozumné minimum. Často však bohatě stačí i 100 dpi (40 bodů/cm).



V praxi je užitečný i opačný pohled: Jakou největší kvalitní fotografii lze udělat z digitálního podkladu např. 3000x2000 bodů? Výpočet je jednoduchý: Při kvalitě tisku 300 dpi lze z 3000 bodů na šířku udělat 10 palců, což je 25,4cm širokou fotku a z 2000 bodů na výšku 2000/300 = 16,9 cm vysokou fotku. Pošlete-li tedy do studia 3000x2000 bodů velkou fotografii a přidáte-li informaci, že fotka má 300 dpi, studio vám již bez jakýchkoliv otázek vyrobí fotku o velikosti 25.4 x 16.9 cm.

Megapixely a velikost fotografie

A pomalu se dostáváme k důležitému závěru první části. Kolika megapixelový je tedy užitečné mít fotoaparát? Záleží na tom, jak velké tištěné fotografie chcete pořizovat a v jaké tiskové kvalitě (v jakém dpi). Pro vysoce náročné tisky je potřeba 300 dpi a maximální velikosti výsledného tisku ukazuje tabulka níže. Vyplývá z ní, že např. i ze 4 MPixelového fotoaparátu lze bez problémů udělat 21x14 cm fotografii což je velmi blízko oblíbenému formátu 21x15cm. Při 150 dpi lze ze 4 megapixelové fotoaparátu vytisknout i formát A3, což je 42x30cm.

Problematice ořezu a digitálního zoomu, resamplingu obrazu a velikosti souboru ve vztahu k počtu megapixelů se budeme věnovat příště.