ПРОЕКТЫ 

  АРХИВ 

  СТАТЬИ 

  ПЕРСОНАЛЬНОЕ 

  ПРОГРАММЫ 

ПИШИТЕ
ПИСЬМА

Вопрос века: цифра против химии

640 килобайт будет достаточно для кого угодно.
Билл Гейтс

Обращаю внимание, статья написана в 1999-м году. За прошедшее время многое изменилось и современная зеркальная цифровая камера на 10-12-16 мегапикселей (стоимостью $1500-7000 на март 2007 г.) лучше пленки.
С учетом времени написания, заголовок статьи следует воспринимать как вопрос прошлого века.

Изначально мною была задумана статья с кратким описанием "полуцифровой" фото-технологии, которую я применяю в последнее время. Однако ее вы прочтете завтра, а в этой статье мы немного поговорим о часто обсуждаемой сегодня проблеме - сравнительные достоинства и недостатки цифровой и традиционной, химической фотографии.

Прежде чем перейти к содержательной части, необходимо сделать еще одно пояснение. Понимание "фотографии" и требований к ней у каждого свое, и я прежде всего буду говорить о тех требованиях, которые есть у меня. Я не отношу себя ни к профессиональным, ни к "продвинутым" фотографам, но хочу иметь возможность печатать крупноформатные фотографии - 20x30 или даже 30x40 сантиметров, хорошие снимки от большого формата только выигрывают. Отказываться от этой возможности даже ради более прогрессивной цифровой технологии совершенно не хочется.

Как сравнить?

В последнее время мне регулярно приходится слышать и читать, что цифровая фотография вот-вот вытеснит классическую химическую в большинстве применений. Возможно, этот светлый день и наступит, но на сегодня это совсем не так - недостатки цифровых фотокамер сейчас во многом перевешивают достоинства. Давайте попробуем объективно сравнить характеристики современных недорогих пленочных камер (ниже этот класс устройств кратко называется "химией") с цифровыми оппонентами ("цифрой") доступной сегодня (напоминаю, статья написана летом 1999 года. Автор) простому человеку ценовой категории, скажем, до $1000-1200.

Чтобы объективно сравнивать "цифру" и "химию", нужно измерять результаты по одной шкале. Однако, это очень трудно сделать - "цифра" по определению дискретна, "химия" - практически непрерывна. Сравнить две технологии напрямую не получается, так что придется переходить к техническим деталям.

Из множества параметров, измеряемых в классической фотографии, нас прежде всего интересуют два:

• разрешающая способность системы камера-пленка;
• диапазон оптических плотностей (то есть разница яркостей в самых светлых и самых темных участках изображения), передаваемых системой негативная пленка-фотобумага или обращаемой пленкой (слайдами).

Все остальные параметры либо определяются в первую очередь оптикой камеры (которая независима от способа регистрации света), либо могут быть скорректированы в процессе печати (контраст, цветопередача).

Разрешающая способность измеряется в классической фотографии максимальным числом линий на миллиметр негатива, при котором отдельные линии еще возможно различить (например, просто фотографируют образец с полосками - "миру" - и смотрят, что получилось). В "химической" фотографии эта величина зависит как от объектива камеры, так и от самой пленки.

"Приличные" любительские объективы имеют разрешающую способность от 50 до 70-80 линий на миллиметр (величина достаточно условная, поскольку она разная в центре и на краях изображения и меняется в зависимости от диафрагмирования). Современные любительские цветные негативные пленки обладают разрешающей способностью от 50 линий на миллиметр и выше (опять-таки, величина условная, так как разрешающая способность пленки зависит, в частности, от контрастности отображаемого объекта). Таким образом, около 50 линий на миллиметр мы, скорее всего, получим почти на любой камере (кроме самых дешевых), 70-80 - при наличии хорошей пленки и не самой плохой оптики, а для получения большего разрешения нужны, как принято говорить, "оптика от Zeiss и пленка Kodak Ektar", но это уже не любительский уровень.

Диапазон передаваемых фотоматериалом оптических плотностей обычно определяют как разность логарифмов светового потока от самых темных и самых светлых участков изображения. Чаще всего используется величина D, равная одной единице на десятичной логарифмической шкале (т.е. 1.0D - разница потока в 10 раз, 2.0D - 100 раз, 3.6D - примерно 4000 раз, 4.0D - 10000 раз и так далее). Считается, что диапазон плотностей у фотобумаги не превышает 1.7-2.5D, а слайды и негативы способны, в принципе, передавать любой диапазон плотностей, что неудивительно - поглощение света на просвет можно сделать сколь угодно большим за счет увеличения толщины эмульсии либо количества красителя в ней.

Насколько "цифра" хуже "пленки"?

Перейдем теперь к цифровым камерам, доступным на сегодняшний день. Сначала о диапазоне плотностей (или яркостей). Для передачи диапазона яркостей фотобумаги (2.5D или 316 раз) нам почти хватит 8 бит на канал и совсем хватает 10 бит. Для передачи плотностей слайда - битов нужно гораздо больше (скажем, для 4.0D - 14 бит на канал), но дело облегчается тем, что доступного для любителя способа изготовления слайдов из цифровой картинки в настоящее время все равно не существует. Можно, конечно, печатать на прозрачной пленке, но слайдом это назвать никак нельзя. Таким образом, по передаче яркостей цифровые камеры вполне сравнимы с классическим процессом негатив-бумага. Естественно, существуют всякие тонкости - 8 бит на канал может не хватить для плавной передачи тонов в светах (явление, родственное с "цифровыми искажениями" музыки на CD при низких уровнях громкости), но в первом приближении передаваемого диапазона достаточно, если экспозиция была нормальной.

С разрешающей способностью дела обстоят существенно хуже. Для передачи ("разрешения") двух объектов (в случае измерения разрешающей способности - одной линии миры и одного промежутка между линиями), цифровое изображение должно иметь по меньшей мере по пикселю на каждый из объектов. При разрешающей способности в 50 линий на миллиметр, обычная фотопленка может передать 1200х1800 линий на негативе стандартного размера 24x36 мм. Чтобы сделать то же самое, цифровая картинка должна содержать по меньшей мере 2400x3600 пикселей.

На сегодня, реальный размер матрицы у цифровых камер не больше 1600x1200 (камеры дороже $1200 в рачет не берем), то есть число пикселей вчетверо меньше, чем можно получить от пленки. Если вспомнить о том, что изображение в камере сжимается с потерями (JPEG или FLASHPIX), то станет еще грустнее.

Есть еще один момент, о котором я обязан упомянуть. Я многократно читал в различных уважаемых источниках (от журналов до фотографических WWW-страниц), что производители камер в качестве разрешения указывают общее число светочувствительных элементов в матрице камеры. В то же время, точка результирующего файла формируется тремя этими элементами (красным, зеленым и синим). При этом информация о яркостях снимается со всех элементов а о цветах - интерполируется. Я не имею возможности напрямую проверить эту информацию, могу только сказать, что она очень похожа на правду - типичный размер JPEG-файла, полученного из цифровой камеры с разрешением 1200x960 - около 280 килобайт, а JPEG, получаемый из результатов сканирования негатива с разрешением 2400dpi (т.е. из tiff-файла 2400x3200x24бит размером около 23 Мб) имеет размер около 4 мегабайт. Разница в числе точек - около 6.5 раз, но разница в результирующих размерах - почти 15 раз. Одним словом, "подозрение" похоже на правду, то есть, вероятно, реальное состояние дел еще хуже, чем пытаются представить производители цифровых камер.

А так ли нужно большое разрешение?

На вопрос "а нужно ли большое разрешение?" любой фотограф, печатавший большие фотографии, мгновенно ответит "да". Фотограф, делающий фотографии для WWW, ответит "нет". А значит, к делу нужно подойти научно и понять, где какое разрешение нужно.

С фотографиями "для WWW" все просто - максимальный разумный размер картинки - 1024х768, иначе она просто не поместится на мониторе у слишком многих клиентов.

Ситуация с печатью сложнее. При печати изображений в цветных журналах используется линеатура 133-150 точек на дюйм, но получаемое изображение заметно хуже хороших фотографий. Линеатура струйных "фото-принтеров" - вообще понятие неопределенное из-за используемого в них стохастического растрирования. Для дальнейших рассуждений примем, что для фотопечати нам нужно исходное изображение с разрешением 300 точек на дюйм результирующей картинки, если мы и ошибемся, то не слишком сильно, в пределах 20 процентов.

При таком разрешении, для печати фотографии формата 4х6 дюйма (стандартный формат "минилабной" печати) необходимо исходное изображение 1200х1800 точек. Для формата А4 (8.5x11.8 дюйма) - уже примерно 2500x3500 точек, для А3 - 3500х5000 точек и так далее. Таким образом, современные любительские цифровые камеры имеют разрешение, практически достаточное для печати 4x6, но совершенно недостаточное для более крупных форматов.

Чтобы проиллюстрировать эту мысль, был проделан простой эксперимент - фотографирование объекта с хорошо различимыми мелкими деталями (газеты) с помощью пленочной и цифровой камер. В эксперименте принимали участие цифровая камера Agfa ePhoto 1680, стоимостью $750, и "мыльница" Pentax ESPIO-105WR, стоимостью $260 (это - водозащищенная камера, которую можно топить в воде. Точного незащищенного аналога у Pentax нет, похожие по характеристикам модели стоят $180-230). Zoom не использовался, то есть мылницу можно было бы брать и вдвое дешевле. Фотографирование производилось с расстояния около метра на минимальном фокусном расстоянии обеих камер - 38 мм если верить надписям на объективе. Изображение с пленки оцифровывалось слайд-сканером HP PhotoSmart C5100A с разрешением 2400 dpi.

Первая пара картинок - фотография целиком. Размер подобран так, чтобы размер изображения на мониторе примерно соответствовал 10x15 см. Видно, что поле зрения у камер практически одинаково, а экспонометрическая система "провралась" в разные стороны - экспозиция у пленочной камеры несколько завышена, у цифровой - заметно занижена (баланс изображений не регулировался специально). Такие ошибки экспонометрии - совершенно обычное дело, когда снимаемый объект имеет отличный от среднего баланс яркостей, не об этом речь.

Вверху - фотография газеты, сделанная пленочной камерой Pentax ESPIO-105WR. Размеры картинки подобраны так, чтобы на мониторе с разрешением 100dpi она занимала примерно 10x15 сантиметров - обычный "минилабный" формат печати.

Внизу - то же самое, но цифровой камерой Agfa ePhoto 1680.

Если увеличить эту картинку вчетверо ( масштаб на мониторе соответствовует формату печати A3), то разница видна невооруженным глазом:

На бумаге почти такая же разница будет видна и при вдвое меньшем формате (А4) т.к. разрешение печати в несколько раз выше, а печать A3 будет иметь просто неприемлемое качество.

Ситуацию усугубляет кадрирование. В моей практике регулярно встречаются кадры у которых хочется печатать только половину (например снимал слишком издалека). А ведь если обрезать половину площади кадра, полученного цифровой камерой, то оставшихся пикселей может не хватить даже для печати 4x6.

Одним словом, современные цифровые камеры имеют достаточно скромную сферу применения. Прежде всего, это те области, где высокое разрешение не нужно, а основное удобство "цифры" - мгновенность получения результата в цифровом виде - наоборот, важно. Эти области - WWW и публикация фотографий сравнительно небольшого размера в прессе.

Второе разумное применение - обучение фотографии. При этом ошибки композиции видны сразу и ученик может сразу их исправить. Продолжить этот перечень, увы, нечем.

В частности, не выдерживает никакой критики мнение, что "90 процентов фотографирующих снимают абы как, печатают фотографии в ближайшем минилабе и вполне довольны, поэтому нужно дать им цифровую камеру и ухудшения качества они не увидят".

Да, действительно, цифровые камеры за $1000 уже вполне достигли уровня "мыльницы за $30" при печати 10x15 в автоматическом режиме на нерезком принтере. Проблема в том, что предлагается заменить камеру за $30 камерой за $1000, а дешевую автоматическую печать в минилабе - в разы более дорогой печатью на струйном принтере. Да, действительно, фотографии которые получились плохо, можно переснять сразу (если объект еще доступен), но кто мешает переснимать на пленку при малейших подозрениях ? Разница в цене камер - это примерно 200-300 пленок, за время их съемки любитель, скорее всего, научится не делать ошибок и ему захочется техники более высокого класса. Необходимости получать фотографию мгновенно у обычного любителя тоже нет, в противном случае "Polaroid" был бы куда более распространен.

Конечно, за ближайшие несколько лет все может сильно измениться, но речь идет именно о сегодняшнем состоянии дел.

Еще о недостатках

Владельцы любительских цифровых камер лишены еще некоторых удобств, которыми пользуются хозяева пленочных камер примерно того же ценового диапазона. Речь, прежде всего, идет о сменной пленке (с разной чувствительностью, либо предназначеной для разных условий съемки). При этом обычная чувствительность любительских камер - 100 единиц ISO, что на сегодняшний день почти неприемлемо - стандартные цветные любительские пленки имеют чувствительность до 800 ISO (профессиональные - до 3200; чувствительность обычных черно-белых пленок можно легко повысить в 5-10 раз на этапе проявления). Разница в чувствительности в 8 раз - это или в 8 раз большая экспозиция с сопутствующими недостатками, или 5-битовое изображение вместо 8-битового.

Второй существенный недостаток сегодняшних любительских цифровых камер - отсутствие сменной оптики и продвинутой электроники камер. Понятно, что положение будет исправляться по мере приближения к профессиональному качеству снимков, но сегодня цифровая камера за $800 по уровню удобств соответствует, в лучшем случае, пленочной камере за $100-200.

Третий недостаток существен для тех, кто помногу снимает вдали от дома, например, в отпуске. Речь идет о стоимости памяти, нужной для хранения отснятого материала. Скажем, если в отпуск вы берете 15 пленок по 36 кадров, то для хранения этих 540 кадров понадобится примерно 140 мегабайт "памяти". Пусть даже треть из них вы сотрете сразу как "не получившиеся", тогда понадобится около 100 мегабайт, которые сегодня стоят примерно $400. Их придется приплюсовать к стоимости камеры, причем на тех же условиях полной замены через несколько лет. Понятно, что они не портятся, просто если прогресс цифровых камер будет продолжаться, то на 64Mb flash через несколько лет будут влезать 3-4 фотографии.

Преимущества цифры

Цифровая фотография не распространялась бы такими темпами, если бы у нее были бы только недостатки. Действительно, преимущества фотопленки перед "цифрой" в деле регистрации изображения на сегодняшний день бесспорны. Однако сразу после проявления пленки эти преимущества кончаются. Хранить пленку без повреждений очень непросто, она сохнет, царапается, пылится и так далее. Пленку достаточно трудно скопировать (о бытовой пересъемке негативов я вообще не слышал, пересъемка слайдов возможна при наличии специальной оптики).

Процесс печати фотографий тоже не слишком удобен. Нужно либо пользоваться услугами лабораторий, либо заперевшись в ванной развлекаться "мокрой" химией (в случае цветной печати никакого "либо", скорее всего, нет - самостоятельную печать цветных фотографий могут позволить себе единицы). Печать в минилабораториях - тоже не подарок, это либо дешево и плохо (автоматическая печать на машинах со специально расфокусированной оптикой, чтобы не было видно пыли), либо достаточно дорого, и доступно в лабораториях, которые можно пересчитать на пальцах (и это в Москве, в городах поменьше проблема еще острее).

В то же время, цифровой процесс выигрывает как по удобству, так и по скорости. Цветокоррекцию можно делать, не расходуя дорогих материалов, фотография в подарок приятелю печатается сразу на домашнем принтере, хранение изображений на CD удобнее и проще хранения пленочного архива. Все бы было просто замечательно, будь качество цифровых камер разиков в 10 лучше.