Rozměry snímačů - aneb proč větší je lepší

Home =titulní strana www
Autor tohoto článku není žádným způsobem povinován se zavděčit výrobcům ani dodavatelům, pokud jsou zmíněni. I přesto, že autor nepokládá publikované snímky za umělecké dílo (pokud zde nějaké jsou), podléhá jejich případné použití autorskému zákonu a bez svolení autora nesmí být nikde publikovány!
Vzkazy (dotazy, připomínky, náměty) pro autora článku vítány. Jaroslav Kortus, www.makofoto.cz

01.03.2016

Trocha historie nikoho nezabije

Digitální fotoaparáty jsou tu s námi již více než 20 let. Nejprve neskutečně drahé s velmi malým rozlišením, později velmi drahé s větším rozlišením, méně drahé s malým rozlišením, dostupné s větším rozlišením a dnes se situace ustálila - k dispozici jsou digitální fotoaparáty s rozlišením, které dostačuje i pro metrové zvětšeniny. Rozlišením zde samozřejmě mám na mysli počet bodů na digitálním snímači, který tvoří základ každého digitálního fotoaparátu (zatím). V okamžiku, kdy se objevily první digitální fotoaparáty dostupné široké veřejnosti, byl počet megapixelů (hovorově nazývaný mega, tedy zjednodušeně milionů bodů), základním kvalitativním znakem digitálních fotoaparátů. Když se potkali dva fotografové a vytáhli své hračky, byl první dotaz u nového přístroje: "Kolik to má mega?". Mít více "mega" zkrátka představovalo výhodu. Je s podivem, že dodnes se lidé při nákupu, zvláště malých kompaktů dotazují na totéž. Domnívají se, že vyšší počet bodů na digitálním snímači je základním znakem kvality daného fotoaparátu. Samozřejmě tomu tak v dnešní době dávno není.

Proč není počet bodů na snímači rozhodujícím znakem kvality?

Když to značně zjednoduším, tak digitální snímače převádějí světlo na elektrický proud. Informaci, kterou snímač zachytí, je třeba zesílit a předat k dalšímu zpracování. Čím jsou buňky na snímači menší, tím více je třeba tuto informaci zesílit a výsledkem je tzv. digitální šum, který je obecně pokládán za nehezký, protože při zesilování signálu dochází ke ztrátě informací. Vezměme si modelový příklad: fotoaparát s malý snímačem (čipem) a fotoaparát s velkým snímačem. Oba fotoaparáty budou mít nastavenou tzv. výchozí citlivost (tj. nejnižší citlivost, kterou lze na fotoaparátu nastavit) na hodnotu 200 ISO a oba dva budou mít naprosto stejný počet bodů na snímači. Jediné, čím se budou lišit, je právě velikost snímače. Je naprosto jasné, že při stejném počtu bodů musí být na malém snímači jednotlivé buňky menší, než na větším snímači. Názorně si to můžete představit tak, že máte nádobu o objemu jeden litr a druhou o objemu půl litru. Pokud budete muset dát do obou nádob stejné množství kuliček tak, aby byly nádoby plné, budete muset dát do menší nádoby menší kuličky:)

Co znamená zesílení signálu, můžete vidět na níže uvedených ukázkách, z nichž první je pořízena fotoaparátem s velkým snímačem a druhá s malým snímačem - oba mají stejný počet bodů na snímači, tedy stejně "megapixelů".

1

2

Na  snímku č. 2 si můžete všimnout nepěkného barevného šumu, který silně snižuje kvalitu snímku. Šum je nejvíce viditelný v tmavých jednobarevných plochách. Z ukázky je tedy vidět, že počet bodů na snímači - "megapixelů", je třeba hodnotit vždy ve vztahu k ploše snímače.

Abych vám lépe přiblížil skutečnou velikost snímačů, umístil jsem ji na pozadí krabičky od sirek, jejíž velikost si umí představit snad každý. Pokud si zvětšíte či zmenšíte obraz na svém monitoru tak, aby obrázek krabičky od sirek byl na vašem monitoru zobrazen ve skutečné velikosti, získáte reálný přehled o velikosti snímačů. Po kliknutí na obrázek si můžete prohlédnout detaily. Velikost snímačů se udává se u menších snímačů udává jako velikost úhlopříčky v palcích. Jeden palec je 2,54 mm. Ale to není ten palec, který se používá k označení úhlopříčky digitálního snímače. Z historických důvodů vývoje digitálních snímačů je jeden "digitální palec" ve skutečnosti menší. Dobře je to vidět v následující tabulce na jednopalcovém snímači (1"), který má úhlopříčku 15,8 mm, ale měl by mít 25,4 mm.

Typ Poměr stran

úhlopříčka (mm)

šířka (mm)

výška (mm)

plocha (mm2) *

1/3.6" 4:3

5,000

4,000

3,000

12,00

1/3.2" 4:3

5,680

4,536

3,416

15,49

1/3" 4:3

6,000

4,800

3,600

17,28

1/2.7" 4:3

6,721

5,371

4,035

21,67

1/2.5" 4:3

7,182

5,760

4,290

24,71

1/2.3" (většina kompaktů) 4:3

7,700

6,160

4,620

28,46

1/2" 4:3

8,000

6,400

4,800

30,72

1/1.8" 4:3

8,933

7,176

5,319

38,17

1/1.7" 4:3

9,500

7,600

5,700

43,32

2/3" 4:3

11,000

8,800

6,600

58,08

1" 4:3

15,864

13,200

8,800

116,16

4/3" 4:3

21,600

17,300

13,000

224,90

Canon APS (DX) 3:2

27,264

22,700

15,100

342,77

Nikon APS (DX) 3:2

28,318

23,700

15,500

367,35

FX (35 mm = kinofilm) 3:2

43.300

36,000

24,000

864,00

* Některé fotoaparáty mají rozměry snímačů i mírně odlišné od uváděných hodnot nebo jsou pro jednotlivé typy uváděny mírně odlišné hodnoty, ale celkově to na další vyznění tohoto článku nemá vliv.

Samozřejmě existuje ještě kategorie středoformátových přístrojů, které mají snímače ještě větší. Ovšem jejich cena přesahuje zcela jistě finanční možnosti většiny čtenářů tohoto článku.

- Mobily

V prvních 5 řádcích tabulky jsou velikosti snímačů, které se používají v mobilních telefonech. Ve fotoaparátech je dnes již nenajdete.

- Kompaktní fotoaparáty bez možnosti výměny objektivu

(Obdélníčky nemusí ukazovat skutečnou velikost snímačů v závislosti na nastavení vašeho monitoru - jsou ilustrativní)

Nejmenší velikost snímače, kterou dnes najdete v v tomto typu fotoparátů mají velikost snímače 1/2.3" - těch je také na trhu nejvíce v cenovém rozpětí od 1.500 do 16.000,- Kč. Ty nejdražší fotoaparáty s tímto snímačem jsou většinou tzv. ultra-zoomy, čili fotoaparáty s velkým rozsahem přiblížení. Typickými představiteli fotoaparátů z obou konců cenového rozpětí je Nikon Coolpix L31 a Nikon P900.

Další nejbližší velikost snímače v těchto fotoaparátech je velikost 1/1.7". Pravda, je jich velmi málo - dnes tak do 10 druhů. Typickým představitelem je např. Nikon Coolpix P7800. Jejich cena se pohybuje kolem 10.000,- Kč. Tato velikost snímače je dnes téměř na vymření a většina výrobců se přesunuje do kategorie 1".

Velikost snímače 2/3" je dnes zastoupena pouze 2 fotoaparáty od FUJI a ostatním výrobců se do ní moc nechce.

Fotoaparáty se snímačem o velikosti 1" (jednoho palce). Cenové rozpětí fotoaparátů vybavených tímto snímačem je od 10 do 40.000,- Kč. Typickým představitelem těchto fotoaparátů je i novinka roku 2016 - Nikon DL. Své zástupce zde mají i všichni další největší výrobci - Panasonic, Canon, Sony a Leica. Pokud jste vlastníky zrcadlovky a hledáte nějaký fotoaparát do kapsy, je toto asi výchozí velikost snímače, o které má smysl uvažovat.

Velikost 4/3". Fotoaparáty bez výměnného objektivu jsou v této kategorii velmi vzácné. Po jednom zástupci zde mají pouze Panasonic (LX-100) a Leica.

APS-C. Poměrně speciální kategorie - své zástupce zde má pouze Sigma, Leica, Ricoh a Fuji.

FX - tento největší snímač má v kategorii fotoaparátů bez možnosti výměny objektivů pouze Sony a Leica v cenovém rozpět od 70 do 100.000,- Kč. Jedná se skutečně o dost speciální fotoaparáty, které většina obchodů vůbec nedrží skladem, jejich prodeje jsou velmi nízké.

- Kompaktní fotoaparáty s možností výměny objektivu = "elektronické zrcadlovky"

Zde je na místě uvést, že mnohé z těchto fotoaparátů se již velikostí blíží nebo je zcela srovnatelná s kategorií zrcadlovek. Prakticky nejmenší snímač, který se do této kategorie osazuje je 1". Pokud tyto fotoaparáty mají hledáček, tak je elektronický - obraz je přenášen do hledáčku přímo ze snímače. Řada přístrojů v této kategorii hledáček nemá (nebo za příplatek) a obraz je třeba sledovat na displeji fotoaparátu.

1" - v této kategorii má zástupce k datu psaní tohoto článku pouze firma Nikon se svou řadou Nikon 1 v cenové rozpětí od 10 do 20.000,- Kč.

4/3" - tato kategorie je zastoupena poměrně početně a téměř výhradně výrobci Olympus a Panasonic (není divu, tento formát zavedli).

APS-C. V této kategorii naleznete poměrně hodně fotoaparátů. Mezi značkami zde jednoznačně dominuje firma Fuji se svou řadou Fujifilm X.

FX - poměrně speciální kategorie, ve které dominuje v nižší cenové hladině Sony Alpha a v té vyšší Leica.

- Digitální zrcadlovky

Základní znakem digitálních zrcadlovek je zcela jednoznačně přítomnost zrcátka, které odráží obraz do optického (tedy nikoliv elektronického) hledáčku a možnost výměny objektivů.

APS-C - toto je jednoznačně nejrozšířenější velikost snímače digitálních zrcadlovek. Své zástupce zde má Nikon, Canon, Pentax i Sony (jednoho i Sigma). Cenové rozpětí je ohromné - od 8 do 60.000,- Kč za tělo.

FX - zcela jednoznačně "královská" kategorie přístrojů i pro profesionální použití. Dominantními výrobci jsou firmy Nikon a Canon a cenové rozpětí od 40 do 230.000,- Kč jenom za tělo přístroje bez objektivu.

***

Obecně rozšířený omyl

Jak bylo výše uvedeno, každý fotoaparát má určitou nejnižší citlivost, kterou na něm lze nastavit (nebo ji může nastavit expoziční automatika). Ta se většinou uvádí hodnotou 100 až 200 ISO (výjimky existují). Když tedy nastavím na fotoaparát s malým snímačem a velkým snímačem stejnou hodnotu ISO, dostanu stejně kvalitní obraz? Ne. Signál na malých buňkách bude při hodnotě např. 100 ISO již daleko více zesílen, než na snímači v velkými buňkami. Tato skutečnost se projeví zvláště při nastavení vyšších citlivostí - např. 2500 ISO - na obou snímačích. Zatímco u malého snímače bude snímek z hlediska šumu v obrazu na hranici použitelnosti, u velkého snímače si zhoršení obrazu vlivem šumu nemusíte na první pohled vůbec všimnout.

Dynamický rozsah

Co to je? Dynamický rozsah je schopnost snímače zachytit současně na jednom snímku co nejvíce informací v nejtmavších i nejsvětlejších částech snímku. V podstatě se dá říci, že velmi úzce souvisí právě s velikostí snímače, resp. právě s velikostí jednotlivých buněk na snímači. Představte si, že budete fotografovat bílého psa na sněhu. U snímače s velmi malým dynamickým rozsahem vyfotografujete krásně prokreslený sníh a z pejska bude černý flek, nebo bude mít pejsek krásně prokreslenou srst, ale ze sněhu bude souvislý bílý flek. Zjednodušeně platí pravidlo, že čím větší bude snímač a bude na něm méně bodů (méně "megapixelů"), tím bude dynamický rozsah snímače větší a tak na jednom snímku bude hezky prokreslený sníh a z pejska nebude černá koule. Souvislost mezi počtem bodů na snímači a jeho plochou hezky ukazuje údaj, který se nikde v popisu fotoaparátu nedočtete - hustota bodů na snímači. Tu si musíte zkrátka vypočítat jako poměr mezi plochou snímače a počtem bodů na snímači.

Příklad:

Fotoaparát 1: bude mít velikost snímače 1" a 16 mil. bodů. Plocha tohoto snímače je dle výše uvedené tabulky 122,88 mm2, na 1 mm2 tedy připadá 130 208 bodů.

Fotoaparát 2: bude mít velikost snímače Nikon DX a a 24 mil. bodů. Plocha tohoto snímače je 367,35 mm2, na 1 mm2 tedy připadá 65 333 bodů. Každá buňka snímače je tedy 2x větší, než u fotoaparátu 1.

Dá se tedy předpokládat, že snímač ve druhém fotoaparátu bude mít díky svým větším buňkám nejen vyšší dynamický rozsah, ale také nižší šum.

Hloubka ostrosti

Pokud zaostříte fotoaparátem na určité místo, potom bude ostrá určitá oblast před bodem zaostření (cca 1/3) a za bodem zaostření (cca 2/3) z celkové oblasti, kterou vnímáme jako ostrou. Čím bude snímač menší, tím bude tato hloubka ostrosti větší. V praxi tak bude třeba téměř nemožné pořídit s malým snímačem fotografii s rozmazaným pozadím, resp. bude to daleko obtížnější, než u většího snímače. Nejmenší snímače jsou v mobilních telefonech a proto normální fotografie pořízená mobilem je ostrá prakticky všude a je téměř nemožné pořídit mobilem portrét s rozmazaným pozadím.

***

Co tedy z dosavadního povídání plyne? Snímače s menší hustotou buněk poskytují kvalitnější obraz a vyšší dynamický rozsah. Toto obecné pravidlo je mnohdy potlačeno zpracováním snímku přímo ve fotoaparátu - např. "žehlením", tj. rozmazáním šumu nebo expozicí na nejvyšší jasy s následným elektronickým projasněním stínů, čímž dojde k rozšíření dynamického rozsahu, ovšem u malých snímačů s vysokou hustotou bodů je ve nejhlubších stínech informací stejně minimum.

Hustota bodů na snímači = velikost jedné buňky, je zcela zásadním a určujícím faktorem pro většinu dalších funkcí fotoaparátu. Čím větší snímač, tím má fotoaparát zpravidla také více funkcí a tím také narůstá jeho velikost a cena.

Výběr fotoaparátu by tedy měl začínat hlavně výběrem snímače, protože ten je srdcem celého fotoaparátu a také určuje kvalitu výsledné fotografie, zvláště za horších světelných podmínek. Proto by první otázka každého prodejce měla směřovat k účelu použití fotoaparátu a náročnosti zákazníka na funkce fotoaparátu a kvalitu zhotovených fotografií. Je ovšem také třeba vzít v úvahu, že dnešní mladá generace je zcela spokojena s mnohdy zašuměnými, neostrými i rozmazanými snímky z mobilních telefonů, které vzápětí "domrší" nějakou úpravou fotografie přímo v mobilu, čímž se z fotografie stane umění, oceněné po zveřejnění na Facebooku množstvím "lajků". Zdůrazňován je zde především obsah a rychlost sdělení, kvalita je druhotná - a ani není očekávána - fotografie má zpravidla velmi krátký život a je následně překryta dalším mobilním přírůstkem. 

Jaroslav Kortus

***********************

Všechny dosavadní testy objektivů zde

Jaroslav Kortus, 602 379 525 (po 17.00 hod.)

NAVRCHOLU.cz