Jak vybrat správný digitální fotoaparát? II. - Snímače - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

18. listopadu 2004, 00.00 | V druhém dílu našeho seriálu o výběru digitálního fotoaparátu se budeme věnovat problematice snímačů. Lze vybírat pouze podle počtu megapixelů a čím více tím lépe? Rozhodně ne! Proč tomu tak není se dočtete v tomto článku, který vás seznámí s úlohou snímače, jeho parametry i různými typy snímačů.

V úvodním dílu našeho seriálu jsme nastínili základní kritéria podle kterých je dobré si vybírat digitální fotoaparát. V tomto článku popíšeme problematiku snímače fotoaparátu. Jednotlivé snímače se liší mnoha parametry a lze se na ně dívat z mnoha úhlů pohledu. Někdo upřednostní méně kvalitní čip, výměnou za to, že fotoaparát má malé rozměry a lze ho pohodlně uschovat v kapse. Někdo si zase rád připlatí za kvalitní snímač a nebude se ohlížet na větší rozměry a cenu. V článku si tedy popíšeme co vlastně snímač je, jakou úlohu ve fotoaparátu plní, jaké jsou jeho základní parametry, podle kterých se můžeme orientovat a nakonec také jaké typy snímačů existují.

Co je to snímač a jakou plní úlohu?
Základní vlastností fotografie, je zachycení světla, které snímaná scéna odráží, nebo vyzařuje. Světlo tedy nejdříve projde objektivem a poté dopadne na plochu snímače, kde cesta světla končí. Snímač je umístěn přímo za objektivem v oblasti kde je u klasických fotoaparátů umístěn film. Jde o polovodičovou součástku, která obsahuje milióny světlocitlivých buněk, kterým se říká pixely. Podle množství dopadnutého světla se každá buňka nabije elektrickým nábojem, který je z ní poté odveden a změřen. Podle toho elektronika vyhodnotí jak velká intenzita světla na konkrétní buňku dopadla. Abychom zajistili barevný obraz, je v předem určené matici uspořádán před buňkami snímače barevný filtr, který propouští pouze červenou, zelenou, nebo modrou barvu. Ze sousedních pixelů se tak vždy díky těmto třem základním barvám vypočítá barevný odstín, které mělo dopadající světlo. Z těchto jednotlivých bodů je poté složen obraz scény, který chceme zachytit.

Rozlišení, citlivost a velikost snímače
Jak jsme si vysvětlili o pár řádek výše, snímač skládá obraz z jednotlivých bodů, jejichž počet je pevně stanoven. Takzvané efektivní rozlišení snímače je počet bodů snímače, na které dopadá světlo, ze kterého se tvoří výsledná obraz. V současnosti se toto číslo pohybuje od 2 miliónů bodů u ultrakompaktních přístrojů až do 8 miliónů bodů u poloprofesionálních přístrojů. Samozřejmě existuje profesionální technika dosahující až 22 miliónů pixelů, ale tou se v tomto seriálu zabývat nebudeme. Při uvádění velikosti rozlišení se můžeme setkat s mnoha zkratkami, vycházejícími ze slova megapixel (mega = milión), například MP, MPix, apod.
Rozhodně bychom neměli vybírat fotoaparát pouze na základě počtu megapixelů, ale je důležité si stanovit minimum jaké potřebujeme. Pro prohlížení snímků na monitoru počítače nám bohatě stačí rozlišení 2MP. Jedním z hlavních kritérií při volbě rozlišení fotoaparátu je maximální možná velikost tisku. Pokud chceme přeci jen zachytit více detailů a tisknout si fotografie například v rozměru 9x15cm, pak nám bude stačit rozlišení 3MP, což je běžně nabízené rozlišení. Při tisku na formát A4 můžeme použít i rozlišení 4MP, ale lepší výsledky dosáhneme s 5, nebo 6MP. Pokud chceme skutečně kvalitní tisk bez kompromisů, pak je lepší sáhnout po přístroji s rozlišením 8MP. Počet megapixelů tedy ovlivňuje dva hlavní faktory, maximální velikost tisku a množství detailů na fotografii.
Stejně jako u kinofilmových přístrojů, mají snímací čipy svá omezení pokud na ně dopadá málo světla. Citlivost na světlo se u snímačů uvádí stejně jako u filmů, aby se předešlo zmatkům. Setkat se tedy můžeme s citlivostmi od 50 do 6400 ISO. U fotoaparátů do 30 tisíc korun, však můžeme počítat maximálně s citlivostí do 800 ISO. Vyšší citlivostí mají pouze DSLR fotoaparáty. Co je tedy citlivost? Změna ze 100 ISO na 200 ISO znamená, že snímači stačí polovina světla pro zachycení stejného snímku, což znamená, že mu stačí poloviční čas expozice. Například místo času 1/40s pouze 1/80s. Vyšší citlivost však neznamená pouze výhody, protože společně s ní roste míra digitálního šumu na fotografii. Obecně lze říci, že u přístrojů do 20 tisíc můžeme očekávat použitelnou citlivost 200 ISO bez většího výskytu šumu. Na citlivosti 400 ISO již většinou musíme počítat s jeho viditelným výskytem, ale po jeho odstranění ve specializovaném programu v počítači a následném zmenšení snímku můžeme i tak získat velmi kvalitní fotografii pro webové účely. U přístrojů nad 20 tisíc se můžeme setkat s citlivostmi až 800 ISO (samozřejmě existují výjimky), ale jejich použitelnost i tak není velká. Pokud chceme používat vysoké citlivosti bez znehodnocení fotografie šumem, pak musíme sáhnout po DSLR přístroji.
Vysoké citlivosti používáme při nedostatku světla, kdy se čas nutný pro správnou expozici prodlouží natolik, že neudržíme fotoaparát v klidu aby snímek nebyl rozmazaný. Samozřejmě, že u statických scén můžeme použít stativ, ale zejména u reportážní fotografie, kde je nutné zachytit dynamickou, hýbající se scénu, je nutné použít krátký čas a tím pádem i vysokou citlivost. Nemusíte však být reportážní fotograf aby jste tento problém pocítili. Nutnost použít vysokou citlivost nastane i v nepříliš osvícených interiérech, kde sice okem vidíme zřetelně, ale fotoaparát potřebuje delší čas expozice, což je případ osvětlení většiny domácností. I zde však většinou stačí citlivost 400 ISO.

Záleží pouze na snímači a jeho parametrech?
Nezáleží, i když se nám snaží výrobci vnutit, že záleží hlavně na počtu megapixelů, tak kvalita výsledné fotografie je závislá na kvalitě objektivu, snímače a také následného zpracování obrazových informací. O optice bude jeden z následujících dílů, takže se jí nyní nebudeme zdržovat. Základní fyzické parametry snímače jsou rozlišení a velikost. S tím pak dále souvisí i ostatní, jako například plocha jednotlivých pixelů, jejich odstup atd. Rozlišení snímače jsme si již popsali. Velikost snímače je velice diskutovaný parametr. Uvádí se buď úhlopříčka snímače, kde minimum je zřejmě 1/3,2" a maximum jsou snímače se stejnou plochou jako je plocha kinofilmu, nebo jeho rozměry v milimetrech. Středoformátové digitální stěny mají větší snímače než je kinofilmové políčko, ale ty opět nejsou tématem našeho článku. V kompaktních digitálních fotoaparátech se nyní většinou setkáme se snímači od 1/3,2" do 2/3". U DSLR přístrojů nižší třídy jako je například Nikon D70, nebo Canon 300D a 20D se setkáme se snímači s rozměry 23,7 x 15,6 mm resp. 22,7 x 15,1 mm. Profesionální fotoaparáty jako je Canon 1Ds jsou vybaveny snímačem o velikosti kinofilmového políčka (36x24mm), ovšem u takových musíme počítat s cenami daleko nad 100 tisíc.
Menší snímače jsou výhodné z několika důvodů, které jsou podrobně popsány v tomto článku. Ve zkratce lze říci, že díky menší velikosti snímače lze použít menší optika a klesá jeho energetická spotřeba i cena. Výsledkem jsou tedy menší rozměry a cena, což jsou faktory, které také hrají svou roli při kupování fotoaparátu.

Jaké existují typy snímačů?
Prozatím jsme se bavili o snímačích velmi obecně, bez ohledu na jejich fyzické provedení. Existuje několik technologií, jak jsou snímače konstruovány, přičemž v současné době je drtivá většina CCD. Struktura CCD je uspořádána do čtvercové matice a každý pixel zaznamenává jednu barvu (R, G, nebo B), přičemž výsledná barva se vypočítává ze sousedních pixelů. Buňky jsou rozmístěny horizontálně a vertikálně vedle sebe.

CMOS snímače se vyskytují především v některých DSLR zrcadlovkách a jsou velmi podobné CCD snímačům. Jejich výhodou je menší úroveň digitálního šumu.
SuperCCD je technologie vyvinutá společností Fuji, kde má každá buňka tvar osmiúhelníku a nejsou uspořádány do čtverců vedle sebe, nýbrž diagonálně v úhlu 45°. Výhodou je lepší možnost interpolace (softwarové zvětšení snímku pomocí dopočítání okolních bodů). SuperCCD SR, který má v každé buňce dvě fotodiody, má lepší dynamický rozsah, tzn. lépe zobrazuje scény s oblastmi s velkým rozdílem jasů a stínů. Jedna, s větší plochou, snímá běžný rozsah světla a druhá, s menší plochou a tím pádem i menší citlivostí, snímá velmi světlé plochy.

Další zajímavou technologií, je snímač X3 od společnosti Foveon, který díky vícevrstvé technologii rozeznává barvu světla na každém jednotlivém bodu a není potřebné barvu nijak dopočítávat jako u CCD a CMOS technologií. Jeho výhody zatím použila jen společnost Sigma ve svých DSLR zrcadlovkách, ale zatím lze o této technologii říci, že jako každá nová technologie, trpí dětskými nemocemi (např. šumem) a je třeba ji ještě zdokonalovat.

Shrnutí
Co se týče technologie snímače, tak s největší pravděpodobností padne vaše volba na fotoaparát s CCD prvkem, prostě z toho důvodu, že jsou nejrozšířenější. Pokud si budete lámat hlavu s velikostí snímače, pak je třeba upozornit, že s jeho rostoucí plochou roste i cena takového fotoaparátu. Za snížení ceny zaplatíte větším šumem, ale není to ani zdaleka vždy pravidlem. Velmi záleží na konkrétním výrobci a modelu, jak se šumem vypořádal. Otázku vhodného rozlišení vyřešíme jednoduše stanovením svých nároků na kvalitu tisku, který nám daný fotoaparát svým rozlišením poskytne. Citlivost snímače jde opět ruku v ruce s digitálním šumem na fotografiích. Nelze doporučit nic jiného, než prohlédnutí testovacích snímků u recenzí, nebo vyzkoušení konkrétního modelu a prohlédnutí snímků před jeho zakoupením.