Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Лучше меньше, да?..

Архив
автор : Александр Филонов   19.09.2003

Рассмотрим влияние основных тенденций рынка на характеристики цифровых камер. Начнем с развития интерфейса, пожалуй, единственной тенденции, повышающей потребительские характеристики устройств не в ущерб их рабочим свойствам.

Сим провозглашаю кризис. Не деструктивный, ведущий к утрате добра, нажитого в поте лица своего, или капиталов, нажитых путем неправедным, зато действенным, — а конструктивный, ведущий к очень даже благо- и просто приятным для рядового пользователя итогам: кризис на ниве цифровой фотографии. Суть его в том, что период интенсивного роста сменился периодом роста экстенсивного. Пусть читателей, не имевших удовольствия зубрить марксистско-ленинскую политэкономию, не смущают эти незнакомые термины: сейчас я все растолкую.

Если упростить до предела, то можно провести четкую аналогию с конкурсами качков: сначала соревновались только в силе, демонстрируя публике невероятную грузоподъемность, сопровождавшуюся изрядной неуклюжестью и пузатостью, — помните, как бывало, перли брюхом вперед жаботинские и алексеевы? Следом пришли более изысканные требования — красоты телосложения и универсальности приложения силы: появились шварценеггеры и робертсы. А там вдруг пошла мода на мелкие габариты и высокую мобильность, и гигантов вчерашнего дня сменили брюсы ли и джекки чаны.


Просто удивительно, насколько далеко простирается эта аналогия в области цифровой фотографии: вплоть до китайско-корейской экспансии (с американским акцентом) на столь многообещающий рынок. Жаль, российские производители что-то стормозили, пристроившись в хвост очереди в роли ОЕМ-импрессарио все тех же китайцев и корейцев. Теперь пройдемся по терминологии. Во всем вышеизложенном следует «силу» заменить на «разрешение матрицы», а остальные качества ясны и без комментариев.

Еще до начала нынешнего года конкуренция разворачивалась лишь в области наращивания мегапикселов матриц, слабо сказываясь на быстродействии или прочих характеристиках. Но теперь потребитель уже накушался: разрешение большинства камер перевалило за тройку (а Fujifilm и вовсе заявила, что нынче стартовым уровнем считаются именно 3 мегапиксела, и никак не ниже), а лидеры подняли планку до 4, а то и до 5 мегапикселов. Простой подсчет показывает, что даже при полиграфическом качестве 300 точек на дюйм (фотографическое качество несколько ниже) разрешения 2048х1536 вполне хватит, чтобы печатать снимки размером 7х4,5 дюйма, то есть 13х18 см (а на самом деле — 18х24 см, он же в данном контексте тянет и на А4; уверяю вас, разницу с бром-серебряным отпечатком уловят немногие). Но часто ли вы печатаете снимки такого размера? О профессионалах мы не говорим, у них свои требования. Вот и получается, что на рубеже 6 мегапикселов (читай: формат А3) гонка захлебнулась. Так завершился этап интенсивного развития цифровой фотографии.

Естественно, на смену ему пришел экстенсивный. И ситуация осложнилась, потому что тут — целина непаханая: во-первых, интерфейс; во-вторых, быстродействие; в-третьих, габариты; в-четвертых, кратность зуммирования; в-пятых, энергопотребление… а есть ведь и в-шестых, и в-седьмых — и конца-краю не видать.

Поэтому, чтобы не заблудиться в собственноручно возведенном лабиринте, давайте внесем в наше эсхатологическое исследование некую систему, опирающуюся не на изыски маркетологов, а на фундаментальные законы физики.

Итак, что есть фотокамера1? Это светонепроницаемая коробка с объективом2 на одной стороне и световоспринимающим устройством3 на противоположной. Кроме того, могут иметь место такие «частности», как затвор, диафрагма и прочие усовершенствования камеры-обскуры. (Меня так и подмывает рассказать, как лет в восемь я сделал фотоаппарат из спичечного коробка, но, во-первых, авторы статей в «КТ» и так злоупотребляют воспоминаниями о детстве, а во-вторых, проект все же не был доведен до конца, сиречь не прошел практических испытаний, поскольку работать со «Сменой-2» было не в пример удобнее.)

Теперь рассмотрим влияние основных тенденций рынка на характеристики цифровых камер. Начнем с развития интерфейса, — пожалуй, единственной тенденции, повышающей потребительские характеристики устройств не в ущерб их рабочим свойствам. Достигается это за счет совершенствования процессора и прошивок без увеличения цены (за счет удешевления технологий). Дополнительная функциональность вроде встроенных браузеров, средств экспорта в html, e-mail и т. п., несомненно, удобна (хоть и востребована незначительной частью пользователей), но опять-таки несущественна, поскольку никак не сказывается на характеристиках самой камеры. Посему отбросим интерфейс как категорию несущественную.

Гораздо важнее для нас мегапиксельность матрицы. Но сразу же скажем, что диагональ чипа тоже принципиально важна. Путей повышения разрешения при фиксированном размере всего два: увеличение числа пикселов на единицу площади или увеличение числа используемых пикселов. Последнее требует разъяснений. Дело в том, что дефекты, естественно, скапливаются на периферии, поэтому лучший выход из положения — сделать матрицу с солидным запасом, а затем использовать лишь ее центральную часть. Но отсюда вытекает и следствие: чтобы увеличить разрешение, можно воспользоваться всей площадью матрицы, скомпенсировав периферийные отклонения программным способом. А почему бы и нет? Хотя очевидно, что резкость и качество цветопередачи при этом чуть пострадают, но только по краям кадра, что практически незаметно.

Другой способ — уменьшение пиксела — на первый взгляд кажется более благоприятным. Но лишь до поры до времени. Теоретически пиксел можно сделать сколь угодно малым (порядка нескольких атомов), однако беда в том, что при этом длины волн видимого света миниатюризации не поддаются, и по достижении определенного порога дифракция начинает играть заметную роль. Разумеется, программными способами можно скомпенсировать и ее, но чуть ниже мы рассмотрим другие факторы, вступающие в игру на том же поле. Пока же запомним, что одним из путей уменьшения габаритов камер (особенно тех, что встраиваются в сотовые телефоны и всякого рода сверхкомпактные игрушки) является уменьшение диагонали матрицы (прежде всего — для уменьшения оптической системы, самой громоздкой части камеры) при сохранении пиксельности на уровне, отвечающем запросам массового пользователя. А уровень этот постоянно растет.


1 (назад)В данном контексте — цифровая, но вообще говоря, от традиционной она отличается лишь тем, что пленку заменяет светочувствительная матрица. Во всех случаях, когда упомянутое отличие играет принципиальную роль, это будет оговариваться особо.
2 (назад) В простейшем случае — отверстием малого диаметра.
3 (назад) Матрицей, пленкой или экранчиком из бычьего пузыря.

Так что самое время разобраться с оптикой. Предельный случай, как упомянуто выше, — полное отсутствие таковой (роль «оптики» играет крохотное отверстие, эквивалентное глубоко задиафрагмированному объективу). Впрочем, в такие крайности производители не впадают. В общем случае объектив — система линз, взаимно компенсирующих оптические искажения. Разумеется, чем меньше матрица, тем меньших размеров нужен объектив, чтобы обеспечить более или менее качественное изображение по всему полю кадра. Кроме того, часть искажений можно скомпенсировать программными средствами4. Однако при уменьшении габаритов из-за технологических ограничений возрастают допуски и погрешности изготовления. Одним словом, чем меньше объектив и матрица, тем хуже картинка.

Сказывается на качестве периферийных зон и то, что свет на матрицу падает не перпендикулярно, а под углом, вызывая нежелательные эффекты, куда менее заметные на пленке, чем на матрице. Их опять-таки можно скомпенсировать программными ухищрениями. Но есть и два альтернативных пути: использовать как можно более крупный объектив, захватывая лишь малую часть площади создаваемой им картинки, или усложнить оптическую систему, сделав ее так называемой цилиндрооптической, когда лучи перпендикулярны плоскости матрицы по всей площади. Очевидно, что оба этих решения делают камеру заметно дороже и потому непривлекательны для производителей любительской техники, выбирающих первый вариант.

Еще сложнее ситуация обстоит с зумами, то есть объективами с трансфокатором, позволяющим менять фокусное расстояние. Это подвижная часть оптической системы, и на картинке дополнительно сказываются все механические неточности перемещения трансфокатора. И снова все тот же неутешительный вывод: чем миниатюрнее объектив, тем весомее мельчайшие огрехи. Правда, производители и тут нашли два пути, позволяющие сохранить малые габариты камеры и в то же время сделать более или менее крупный объектив. Способ первый: разместить весь объектив внутри камеры параллельно плоскости матрицы. А чтобы свет, входящий в окошко объектива перпендикулярно той же плоскости, попадал куда следует, используются две призмы, дважды «ломающие» путь луча на 90 градусов. Решение, безусловно, остроумное. Можно попенять, что дополнительные оптические компоненты заведомо ухудшают картинку, но, пожалуй, не слишком сильно — и уж наверняка куда менее пагубно, чем миниатюризация объектива или упрощение оптической системы. Путь второй: заставить объектив в нерабочем состоянии складываться не только телескопически, но и убирать часть оптических компонентов в сторону — так, чтобы сложенный объектив не выходил за габариты тонкого корпуса. Тут смущает обилие сложной механики, которой самой природой уготовано изнашиваться и ломаться — и чем больше деталей, тем быстрее5. Правда, здесь производители, по-видимому, делают ставку на то, что морально камера устареет быстрее, чем станет заметен физический износ деталей.

О цифровых зумах даже говорить не хочется: чисто маркетинговый ход — «увеличение» изображения достигается за счет уменьшения числа считываемых пикселов и интерполяции результата до заявленного размера (правда, некоторые камеры честно записывают оставшиеся в зоне кадра пикселы, не производя пересчет, чем сильно экономят место на карте памяти). Подобные манипуляции можно проделать в любом графическом редакторе за 10 секунд, а значит, функция эта — сплошное лицемерие и ничего больше.

Напоследок взглянем на альтернативные пути развития матриц, сулящие некоторые выгоды по сравнению с существующими. На момент написания статьи их известно два: технологии Foveon X3 и SuperCCD. В первом случае эксплуатируется квантовый эффект, заключающийся в том, что свет с разной длиной волны поглощается полупроводником на разной глубине, так что каждый пиксел представляет собой не совокупность трех полей (красного, желто-зеленого и синего), поставленных компактной группой, а трехслойный бутерброд из разноцветных пикселов. Что дает сразу две выгоды: на той же площади можно разместить втрое больше пикселов и притом полностью избежать цветных артефактов в мелких деталях. Очевидных минусов в технологии вроде бы нет, но что-то с ней, похоже, неладно: хотя лицензию на нее приобрел целый ряд известных производителей, за два года появилась лишь одна модель, использующая подобную матрицу — Sigma SD9, модель профессиональная и весьма дорогая. Какие причины мешают ее распространению, неизвестно, а гадать на кофейной гуще не хочется.

Что касается SuperCCD, детища компании Fujifilm, — тут разработчики избрали иной путь, решив применить максимально плотную упаковку пикселов — гексагональную, то есть в виде сот. Естественно, для преобразования картинки в традиционный вид (то бишь прямоугольную матрицу) применяется нетривиальный математический аппарат, повинный в цветных артефактах в мелких деталях. Тут возникает забавный экзерсис из прикладной арифметики: производитель клянется, что такая матрица дает качество вдвое выше традиционной, а практики, тестирующие аппаратуру, хоть и соглашаются, что качество выше, но утверждают, что лишь в полтора раза. Причина проста: вопрос о том, в какую сторону округлять значение корня из трех. Правда, у матриц SuperCCD четвертого поколения образовалась интересная вилка в развитии: часть матриц обрела повышенную чувствительность, а часть — возросшую (по словам производителя, вчетверо) оптическую широту, что снимает еще одно возражение противников «цифры»: дескать, у пленки широта куда больше. Теперь ситуация меняется на обратную. Думается, идеальным решением было бы сочетание Foveon X3 и SuperCCD в одной матрице, но это вряд ли случится, пока производители смогут эксплуатировать существующие технологии, тем самым подстегивая потребителей покупать все новые и новые модели, немного улучшенные по сравнению с предыдущими6.

Какие же выводы можно сделать из вышеизложенного, кроме набившего оскомину «бесплатного сыра»? Да все те же, что и обычно: перед покупкой расставьте по полочкам свои требования к камере; уясните, что для вас важнее всего — габариты, качество, быстродействие или еще что-нибудь. А потом ищите ту, которая вашим требованиям отвечает (но учтите, что через пару лет камера все равно морально устареет, а вы с производителем решаете совершенно разные задачи). А когда найдете и купите — не сетуйте, что можно было взять и что-то получше. Ибо есть предел совершенству.


4 (назад) Что в пленочных камерах невозможно по определению.
5 (назад) Чисто статистически. Теория надежности опирается на вероятности, то есть теоретически даже чрезвычайно сложная машина может очень долго работать безупречно — но может сломаться и в первый день.
6 (назад) Самое интересное, что на днях компания Canon намерена объявить о некоем «перевороте в цифровой фотографии». Суть переворота пока держится в секрете, так что, может статься, через неделю придется пересматривать все наши воззрения на ситуацию в цифровой фотографии.

© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.