Власть пикселя.
Пиксель (pixel) - фундаментальная единица любого цифрового изображения, по сути - его атом. Образован от английских слов Picture и Element. Не секрет, что количество пикселей в современных фото и видеокамерах является важным фактором для получения детализированного изображения, однако в большей степени оно влияет на конечный размер выводимой картинки. В свою очередь, разрешение установленный матрицы и возможности объектива производители уводят на второй план, что означает слишком высокую шумность ИЗО или его замыленность (нечеткость). Таким образом - количество в качество не переходит, о чем современные маркетологи предпочитают умолчать. Каково же значение пикселя и что приготовило нам будущее?
Для некоторых специальных областей наличие большого количества пикселей оправдано. Сюда можно отнести съемки в медицине, астрономии, географии, а также интересы военных и специальных служб, наконец, инновационные формы развлечений и массового досуга. Стандартом измерения картинки, равно как и матрицы камеры на текущей момент являются мегапиксели (или миллион пикселей, МП). В большинстве камер он не превышает отметку в 30МП. Однако, еще в 2006 году компанией Seitz был презентован агрегат под названием Seitz 6х17 Digital для панорамных цифровых фотоснимков с разрешением до 160 МП. Уникальный размер итогового разрешения в 21250 х 7500 сочетался с высокой глубиной резкости 48 бит, отличной системой стабилизации, качественным экраном и целым комплексом наработок для получения кадра профессионального уровня. Обратной стороной оказались весьма ``тяжелые`` изображения (один снимок формата raw достигал гигабайта) и нелегкая конструкция самого аппарата.
Продолжая традицию, компания создала целый комплекс камер ``D3 Roundshot`` для съемки панорамных, бесшовных изображений до 470 МП каждый. При этом система достаточно вариативна, позволяя использовать разную оптику под конкретно поставленные задачи.
Вопрос взятия следующего рубежа в гигапиксель (ГП) оставался делом времени. Одним из самых известных проектов в этой области является панорама парка Йосемити в США, более известная как ``Yosemite 17 Gig pixel``. Учитывая потрясающую детализацию, пользователь легко может зумировать снимок функцией обыкновенного приближения в программе . Так, с высоты горного хребта становятся различимыми люди среди лесного массива или детали на противоположном склоне. Гигапиксельные фотопанорамы достаточно популярны. В среднем они представляют из себя изображение между 50 и 150 ГП (некоторые переваливают отметку за 200), созданное на основе массива фотоснимков : 10-12 тысяч единиц. Конечный вес такой панорамы достигает одного терабайта и потребует для создания высокопроизводительную серверную систему. Например, панорама Севильи в 111 гигапикселей включает 9750 снимков, а ее окончательный размер составил бы площадь двух футбольных полей. Впрочем, аналогичные конструкции возможны без техники будущего, достаточно обычного цифрового аппарата, качественной оптики, роботизированного держателя аппарата и специального программного обеспечения. Сам держатель существует в различных комплектациях и ориентирован на несколько групп пользователей, в том числе для ценового диапазона 400 - 1000 долларов.
Если гигапанорамы уже не новость, то полноценные гигапиксельные фотокомплексы пока что редки. Дальше всего в этой области продвинулись ученые института Дьюка, в рамках проекта ``Aware 2``. Их первое изобретение, позволяющее разом делать гигапиксельный кадр напоминает переносной генератор, куда вмонтированы 98 микрокамер, каждая из которых имеет разрешений 14 мегапикселей. Все они существуют в рамках одной конструкции и соединены проводами. Камеры оснащены независимым автофокусом и регулируются компьютером, а система охлаждения позволяет работать системе без перегрева длительное время.
Уже в апреле 2013 года ученым AWARE удалось довести суммарное количество гигапикселей до 10, а через год на свет может появиться пятидесяти гигапиксельный монстр.
Особенностью новинок является уникально высокая скорость для фотосъемки - 10 кадров в секунду и это, судя по всему не предел. Несмотря на солидную стоимость - порядка 100 000 долларов, разработчики уверены, что при запуске массового производства стоимость упадет многократно. Однако даже современные алгоритмы сжатие видеопотока не позволят использовать такую систему повсеместно, ведь один кадр последней версии агрегата займет 10 гигабайт. Не сложно посчитать объем секунды.
Видеостандарт в отличии от фото ограничен ростом пикселей и привязан к способности бытовой техники его воспроизводить. Основной и наиболее популярный по нынешним временам формат является HD - 720p (1280x720) и Full-HD 1080p (1920x1080). Они появились только в начале двадцать первого века и удовлетворяют интересы рядового потребителя по соотношению качество/объем занимаемого материала.
Если ТВ и видео равняется на измерение по вертикали, то представители киноиндустрии оперируют горизонтальным исчислением, отчего часто можно видеть букву К, равную 1024 - числу полной диафрагмы. Различаются два основных применяемых типа - 2К (1024x2=2048) и 4K (1024x4=4096). Дальнейший рост К в этом плане сопряжен со многими трудностями, включая невозможность зрителем воспроизводить столь значительные видеопотоки; проблему массивов информации, которые требуют переносных средств огромных объемов, наконец, бессмысленность наращивания пикселей, при ограниченном разрешении монитора, телевизора и даже возможностей кинотеатров.
Несмотря на то, что новейший формат кодирования H265 включает поддержку вплоть до 8 К, в реальности - это дело будущего, но никак не настоящего. Даже 4К используется не в полной мере, оказываясь более полезным для технической стороны постпродакшена. Исключение составляют специальные типы съемок и картины, ориентированные на IMAX. Тем не менее, уже существуют прототипы, готовые покорить новую вершину пикселемании.
Одним из главных первопроходцев в этой области остается компания RED, разрабатывающая эксклюзивную модель Epic 617, которая поддерживает разрешение до 28К! То есть имеет разрешение по горизонтали в 28 000 пикселей против 1920 у камер с поддержкой FULL-HD. И по словам компании увеличивать эту цифру можно бесконечно долго.
Специалист в области видеорекламы Джон Хойт указывает на некоторые особенности:
- Я наблюдаю за развитием индустрии кино и рекламы почти двадцать лет . В техническом плане мы сделали большой скачек вперед. Цифра - это очень удобно, можно быстро перегонять отснятый материал на компьютер и приступать к монтажу, никаких лишних кассет, пленки. Необходимость в чем-то большем, чем 4К для кино, тем более рекламы сейчас редко востребована. Наши партнеры часто снимают на РЕД и они занижают качество специально, чтобы экономить место на диске. Визуальные потери несущественны, зато увеличивают длительность записи. Я видел много работ в 2K, которые выглядели значительно лучше, чем те, что снимались на 4. Качество картинки зависит не только от пикселей, есть множество факторов, которые сведут эту разницу на нет, об этом нужно помнить. Некоторые мечтают о 100 K кинокамере, чтобы поставить ее в центре павильона и навеки забыть про наезды, проезды и различные крупности кадра, а потом все это сделать на монтаже. Я не думаю, что в ближайшем будущем мы получим нечто подобное. Люди, которые считают, что для качественных съемок достаточно камеры в 100K и одной красной кнопки просто ``родились в вигваме``.
Эволюция пикселя на этом, разумеется, не остановится. Уже сейчас разрабатываются уникальные конструкции вроде ``кинобазуки`` или ``кинокопа`` (cinemacop), которым новые возможности придутся к месту. ``Кинокоп`` к примеру, напоминает летающую тарелку сферической формы. Основная часть конструкции прозрачна, а стенки напичканы микрокамерами, наподобие описанного выше проекта AWARE. Его создатели уверены, что ``кинокоп`` может стать отличной площадкой для 360-градусной съемки в реальном времени, которая несомненно пригодится на ТВ.
Другого мнения придерживается молодой ученый из Италии Джанни Франкетти. Он считает, что важно не столько насыщать матрицы большим количеством пикселей, сколько балансировать возможности между качеством материала и размерами оборудования.
Джанни: - У фотокамер в наших мобильниках пикселей больше, чем у некоторых профессиональных, скоро появятся версии с 40 и 50 МП. Но качество от этого лучше не становится, просто власть маркетинга сильнее разума покупателя. Я предлагаю работать над улучшением возможностей портативных фото и видеокамер, чтобы сделать их более эффективным инструментом. Для этого я начал конструировать систему, которая позволит нивелировать отсутствие профессиональных объективов хотя бы частично. Система включает в себя наработки speed booster (подразумевается инновация от компании Metabones) и размером она не шире мобильника, одевается как коробочка. Конечно, тяжесть вашего девайса после установки возрастет, но качество фото и видео станет на порядок выше.
А пока ученые спорят о важности инноваций, рядовой покупатель все еще продолжает неутомимую погоню за пикселем.
Андрей Малифант, Вадим Велински для МАКиПИ (перевод интервью - Мария Переверзина)
Оригинал взят у makipi в Власть пикселя.