Разбираем вопрос от и до. С нуля. С примерами.
Друзья доброго всем дня!
Эта статья не совсем по теме электрики, но мне приходится делать фото объектов, у меня на этот случай был 5D с 17-40/4L для всяких темных и узких мест. Вполне можно снимать темноту без вспышки и вытягивать до приемлемого уровня. Но иногда количество шумов напрягало. Ну и в целом фото - это мое хобби.
Введение. Что хотел?
Я захотел модернизации, но тема фотографии столь насыщена маркетингом и цифрами, что я решил разобраться, какой объектив купить или камеру.
Я купил 1D mark4, потому что хотел более высокие рабочие ISO и скорострельность + быстрее автофокус. Все это приобрелось. И тут встал вопрос об объективах - нужен другой или нет.
Но поскольку у меня был 24-105/4L и 17-40/4L, я решил проверить их оптические качества, чтобы понять, ЧТО именно я хочу найти в новом объективе. Я узнал о графиках MTF50, но это не прибавляло понимания, так как неизвестно - ЧТО и при каких условиях там снимают и измеряют.
1. Разбираемся в фотографических мИрах
В интернете полно тестовых мир для проверки резкости объектива. Но как понять, что именно мы получаем? Достаточно ли качество распечатки? Что значат цифры?
Ниже пример достаточно хорошей миры, но есть несколько нюансов:
- При распечатке не хватает точности печати, чтобы воспроизвести 16-18 линий справа от центра
- Существуют миры на 20-32, то есть еще тоньше? Или нет?
- С какого расстояния нужно фотографировать?
- Что значат эти цифры?
- Что окажется слабым звеном - матрица или объектив, как это узнать?
Конечно, я в целом понял, что снимать надо на полную матрицу по отметкам 4:3 если это зеркалка. Но вопрос печати и масштабирования остается. Вообще их продают готовыми, напечатанными на сверхточных агрегатах, так что все линии читаются.
2. Вникаем в суть и физику
Пойдем от известного к неизвестному. У меня есть камера - Canon 1D mark IV - у нее есть разрешение, измеренное в пикселях.
- Размер матрицы 1D4 известен - 4896х3264 - я создал файл этого размера в пикселях, плотностью 300DPI чтобы печаталось четче
- Нарисовал черную линию на белом фоне толщиной 1 пиксель - это видимо предел того, что может "нарисовать" моя камера и скопировал через 1 пиксель, получил 1 пару линий Ч+Б толщиной 1 пикс.
- Сделал 10 пар линий 1пкс, 3пкс, 9пкс. Потом сделал х2 и получил 2пкс, 6пкс, 18пкс, потом х4 - 4пкс, 12пкс, 36пкс
- У меня получились линии - 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36 и добавил 24. Это абсолютно четкие линии с "попиксельной резкостью"
- Размер листа для печати с 300дпи оказался 41.45х27х64 - в общем почти А3
- Загрузил это все в векторную программу с точным размером стороны, дорисовал рамку 420х297 (А3), разделил на 2хА4, нарисовал кроп А4.
- Распечатал в масштабе 1:1 на 2хА4 на цветном лазернике (Canon 2600), на ЧБ более мощном лазернике (RICOH MP2000) и на плоттере HP130
3. Возможности и ограничения ПЕЧАТИ
Линию 1 пкс ни один из принтеров не смог напечатать, линию в 2 пикс - с разной степенью сероты, но на RICOH лучше всего, 3 пикс уже нормально все видно.
Физический размер:
- 10 черных линий толщиной 3 пикс, помещается в 5мм. То есть для толщины 3пкс мы получаем 20парлиний/см. 5 мм/10 пар = 0,5 мм на Ч+Б. То есть 0,24-0,25мм толщина черной линии толщиной 3 пикселя (при 300DPI)
- для толщины 1 пиксель 60парлиний/см, исходя из предыдущего толщина черной линии составит 0,24/3=0,08 мм
- для толщины 2 пикселя видимо 40парлиний/см - 0,16 мм для черной линии
На глаз видно, что толщина волоса, ресницы - явно меньше 2 пикс. То есть мои принтеры не могут напечатать ресницы в масштабе 1:1. Они или будут толще, или исчезнут. Смотря куда "округлять".
4. Возможности объектива 24-105 и камеры 1D mark 4
Далее я сфотографировал полученные изображения на 1Д4 с 24-105/4L так, чтобы изображение полностью покрывало кадр. Для 105 мм на 1D4 расстояние оказалось чуть больше 1 метра (имейте ввиду кроп 1.3).
То есть если ближе 1 метра и печатать с 300DPI, то получим увеличение по сравнению с оригиналом, если отойдем дальше - уменьшение.
Я сделал несколько кадров, причем на режиме 10к/сек, где-то двойками "бил", где-то тройками. Выдержки от 1/100 до 1/200, ISO от 200 до 800, диафрагму толком не крутил, все на открытой. В RAW.
Получились снимки с явно фиолетовым оттенком. Линии толщиной 2 пикселя камера не видит совсем, 3 пикселя кашеобразно, но можно подтянуть до чего-то полосатого. 4 пикселя видно.
Я привел снимки к резкости насколько смог в LR и сравнил результаты.
По результатам сравнения было выведено хорошее соотношение ISO500 или ниже, и выдержка 1/160 при серийной съемке со скоростью 10кдр/сек.
Вот что мы получили для самого лучшего варианта - линии 2 пикс видны, линии 1 пикс не видны, так как не напечатаны. Принтер не справился.
5. Выводы по 1D mark 4 + 24-105/4L
- 1Д4 не сможет снять ресницу, даже толстую с расстояния 1 метр на 24-105L (ФР105). Надо ближе подходить.
- Смаз есть, и он виден. Первый кадр мимо, второй или третий резкий (10 кадр/сек).
- Вся борьба шла вокруг толщины 3-2-1 пиксель. Где 3 видно почти всегда, а 1 никогда.
- Так как распечатать тоньше невозможно (у меня) будем делать фото на 1/2 матрицы повернув камеру в "вертикальное" положение, тогда 2 пикселя превратятся в 1, а 3 в 1.5, 4 в 2 и т.д.
6. Возможности объектива 17-40/4L и камеры 5D mark 1 в сравнении с 1D mark 4
Поскольку предыдущая камера никуда не делась, было решено проверить и ее. Разрешение у 5D1 составляет 4368 x 2912, что почти соответствует 1D4, только размер матрицы полнокадровый, а в 1Д4 кроп 1.3.
Далее идут фото с увеличенного в 2 раза расстояния по сравнению с предыдущими.
Далее посмотрим 17-40/4L, который судя по графикам в интернетах должен быть хуже..
И глядя на это напрашиваются мысли о "попиксельной" резкости и отличиях в объективах. Заметьте на фото выше размер штриха соответствует 1.5 пикселя матрицы и 1 пиксель матрицы! (написано 2pixel, но мы взяли двойную дистанцию).
7. Выводы по 17-40/4L и 5D1
Матрица 5D хоть и старее, чем 1D4, но выжать из нее можно сопоставимую по резкости картинку. Вполне логично, если мы исследуем область максимального разрешения.
8. Разрешение матрицы и окружающие предметы
В среднем обе рассматриваемые камеры имеют 4500х3000 = 14МП и их предел разрешающей способности при съемке в масштабе 1:1 (объект будет без увеличения при печати на А3, см.1 главу) составляет примерно 40 парлиний на сантиметр (2 пикселя). Это прямо скажем не слишком много.
Я сравнил распечатки и сопоставил, на что похожи толщины линий:
- Джинсы - толщина линии 6 пикселей
- Брюки в стиле Casual - толщина линии 3 пикселя
- Хлопковая рубашка - похожа на толщину линии в 1 пиксель, полоски практически исчезают
- Человеческий волос - согласно Вики - 0.08 мм - соответствует моим расчетам для толщины линии в 1 пиксель
Получается, что нормально волосы камера с таким разрешением "не нарисует". 1 пиксель это только 1 цвет и все. Никаких изгибов и градиентов. Тем более, что волосы имеют разную толщину, а на фото будут одинаковой ))
То есть, если нужно большее разрешение матрицы - например для съемки толщин 60 линий на 1 мм (1 пиксель), и это по моим рассуждениям - 2х4500=9000 на 2х3000=6000, и размер такой матрицы получится (36х24)х2=72х48, при плотности пикселей как на 5D1.
И еще - все это работает для масштаба 1:1 - матрица должна быть занята предметом размером 42 см по длинной стороне. То есть крупнолицевой портрет может получить попиксельную резкость волос, и то не факт, а если немного отойти, то уже нет.
Напомню, что толщина в 1 пиксель - это минимум для Paint.NET в котором я делал миру (да и ФШ тоже). Плотность пикселей я брал 300DPI и исходя из количества пикселей на матрице, получил физический размер области, которую распечатал (почти А3 - 41.45х27.64 см).
9. Средний формат - Hasselblad!
Все предыдущие расчеты в целом подтверждаются. В отличных камерах среднего формата - разрешение цифрозадника, его размер и назначение полностью соответствуют!
- Разрешение матрицы примерно "6000х9000", а именно 6700х8900
- Размер матрицы "72х48", а именно 60х45
- "Волосинки можно будет фоткать", а именно портрет небритой панды в каталоге))
Когда смотришь фото со среднего формата, то фото с зеркалки кажутся снимками с мыльницы. Нет пределов совершенству! Что же там внутри:
Посмотрим, какие разрешения в H5D:
- 5478 х 7304 - для 40Мп 61х46 см
- 6132 х 8176 - для 50Мп 69х51 см
- 6708 х 8956 - для 60Мп 75х56 см
Если принять рост панды равным росту человека (примерно), то этот "крупнолицевой портрет" занял больше половины ширины и высоты кадра, где-то 75% (3/4). И для 40Мп это составит 45х30 см, но для старшей модели 60Мп это составит 56х42 см.
По моей оценке, это увеличение от настоящего размера головы панды примерно в 3 раза. Следовательно, волос панды занял на матрице порядка 3х пикселей (если я не ошибаюсь) и вполне себе читается - как по цвету, так и по направлениям.
В принципе можно было бы попробовать сделать склейку портрета панды из 4х кадров 5D1 и посмотреть. Вопрос - кто будет держать панду неподвижно)) И объективы имеют разную разрешающую способность по центру и краям, но матрица теоретически может осилить!
10. Заключение. Выводы
Я не разбираюсь во всех нюансах физики и оптики, но просто за несколько часов для себя провел натурные испытания, которые дали весьма правдоподобные результаты.
Гонка мегапикселей это не только лишь прихоть маркетологов, но в целом обоснованный процесс.
Волос человека не самая мелкая деталь - поры кожи, пудра, макияж, имеют более тонкие слои и их тоже хочется запоминать с помощью фото.
Разрешение 5D mark 2 или 3 составляет всего 5600х3700, что соответствует 47х31 см. Ненамного больше 42х28 у 5D или 1D4. Хотя количество мегапикселей в 1,5 раза больше))
У 5D mark 4 - примерно 6000х4500 - информации почему-то нет, дают цифру в 30Мп может быть чтобы не было слишком заметно сходство с 6х4.5 )) Это примерно 50х38 сантиметров, что опять-таки не сильно больше 42х28.
А что Вы думаете по этому поводу? Напишите в комментариях..
11. Дополнение спустя месяц+
Я несколько поменял систему, потому как варианты 30+Мп за 50-Круб встретились только у Никон в виде камеры D810.
На всякий случай поясню, что кроп от левого кадра снят на 100% площади матрицы 1D4, а кроп правого кадра на 25% матрицы D810 )
