با جناب مگاپیکسل آشنا شوید

مگاپیکسل سال‌ها است که وارد ادبیات دیجیتالی مردم دنیا شده است و در تصور عموم مردم، مگاپیکسل بیانگر کیفیت دوربین دیجیتال است. البته این تصور با چالش‌های زیادی روبرو است. احتمالاً از دوستانتان شنیده‌اید که فلان گوشی که دوربین ۵ مگاپیکسل دارد، کیفیت عکسش به اندازه‌ی ۲ مگاپیکسل هم نیست!

چرا بهترین گوشی‌های جهان که کیفیت عکس‌برداری فوق‌العاده‌ای هم دارند آن‌قدر در عدد مگاپیکسل باهم اختلاف دارند؟ HTC One دوربین ۴ مگاپیکسلی (که خودش به آن اولترا پیکسل می‌گوید) دارد و Nokia Lumia 1020 دوربین ۳۸ مگاپیکسلی! Apple iPhone 5 دوربین ۸ مگاپیکسلی دارد، Samsung Galaxy S4 و LG G2 دوربین ۱۳ مگاپیکسلی، و Sony Xperia Z1 نیز دوربین ۲۰.۷ مگاپیکسلی دارد.

علاوه بر این‌ها با یک جستجوی ساده در اینترنت با واقعیتی جالب مواجه می‌شوید. دوربین دیجیتالی پر آوازه‌ی Fujifilm FinePix X100 که حدود چهار میلیون تومان قیمت دارد، دارای دوربین ۱۲.۳ مگاپیکسلی است در صورتی که دوربین Canon Powershot A1400 که تنها ۱۶۰ هزار تومان قیمت دارد، ۱۶ مگاپیکسل است!

برای دانستن واقعیت کیفیت تصویر در دوربین‌های دیجیتالی لازم است مقداری با شخصیت گول زننده‌ی مگاپیکسل آشنا شویم.

مگاپیکسل یعنی چه؟

تصاویر دیجیتالی از نقاط ریزی به نام پیکسل درست شده‌اند. پیکسل‌ها اندازه‌ی فیزیکی ندارند به خاطر همین می‌توانید یک عکس با یک سایز ثابت را هم روی موبایل و هم روی پرده‌ی سینما نگاه کنید. بر روی موبایل تنها پیکسل‌های آن کوچک‌تر نمایش داده شده و بر روی پرده‌ی سینما، پیکسل‌ها بزرگ‌تر نمایش داده می‌شوند. مگاپیکسل به معنای میلیون پیکسل، بیانگر مساحت تصویر است. یعنی اگر طول و عرض تصویر را در هم ضرب کنید، میزان مگاپیکسل آن به دست می‌آید. برای پیدا کردن مساحت یک عکس کافی است بر روی آن راست کلیک کرده، به برگ Details بروید و عدد نوشته شده در قسمت Dimensions را در هم ضرب کنید. مثلاً‌ نوشته ۱۹۲۰ در ۱۰۸۰ یعنی مساحت آن عکس ۲ مگاپیکسل است. یا به عبارتی با یک دوربین ۲ مگاپیکسلی گرفته شده است.

در تصویر زیر مساحت تصویر دوربین‌های برخی از معروف‌ترین گوشی‌های جهان بر حسب عدد مگاپیکسل باهم مقایسه شده‌اند. همین طور که می‌بینید زیاد شدن مگاپیکسل به معنای زیاد شدن مساحت است و به همین خاطر ۴ مگاپیکسل در HTC One با ۸ مگاپیکسل در Apple iPhone 5 تفاوت چندانی از لحاظ طول و عرض ندارند.

نمایشگر‌ها چند مگاپیکسل نمایش می‌دهند؟

جالب است بدانید Resolution (وضوح) صفحه‌ی نمایش را نیز می‌توان بر واحد مگاپیکسل سنجید. کافی است طول و عرض آن را در هم ضرب کنید. مثلاً‌ مونیتورهای CRT قدیمی برابر ۱۰۲۴ x 768 بود. که می‌شود چیزی کمتر از ۰.۸ مگاپیکسل! یعنی این مونیتور‌ها نمی‌توانند بیشتر از ۰.۸ مگاپیکسل نمایش دهند. تلویزیون‌های Full HD با رزولوشن ۱۹۲۰ x 1080 دارای تصویر ۲.۱ مگاپیکسل هستند. iPad نیز با نمایشگر فوق‌العاده باکیفیت Retina دارای تصویر ۳ مگاپیکسلی است. لذا اگر می‌خواهید تصویر دیجیتال بر روی باکیفیت‌ترین نمایشگرها مشاهده کنید، بیشتر از ۳ مگاپیکسل احتیاج نخواهید داشت.

تصویری که می‌خواهیم چاپ کنیم باید چند مگاپیکسل باشد؟

به این خاطر که پیکسل دارای اندازه‌ی فیزیکی نیست، وقتی صحبت از چاپ می‌شود، از واحدی به نام dpi استفاده می‌شود. dpi به معنی نقطه در هر اینچ (Dots per inch) است. بالاترین کیفیتی که چشم انسان در یک عکس چاپ‌شده تشخیص می‌دهد ۳۰۰ dpi است. لذا اگر بخواهید یک تصویر را بر روی کاغذ عکس (۵ در ۷ اینچ) با بالاترین کیفیت چاپ کنید، تنها به ۳ مگاپیکسل نیاز خواهید داشت. چاپ با بالاترین کیفیت بر روی کاغذ A4 نیز ۹ مگاپیکسل و A2 برابر ۳۵ مگاپیکسل خواهد بود. که هنوز از تصویر ۳۸ مگاپیکسلی Nokia Lumia 1020 کمتر است. در تصویر زیر میزان مگاپیکسل برای نمایشگر‌ها و کاغذ‌های چاپی نشان داده‌شده‌اند. کاغذ‌ها با رنگ آبی و نمایشگرها با رنگ قرمز هستند.

کم و زیاد بودن مگاپیکسل چه چیزی را در عکس معین می‌کند؟

پیکسل‌ها خانه‌هایی هستند که جزئیات تصویر در آن‌ها قرار می‌گیرد. در حقیقت می‌توان گفت هرچه میزان مگاپیکسل بیشتر باشد، ظرفیت تصویر برای نمایش جزئیات بیشتر است. هرچند که ممکن است از این ظرفیت استفاده نشود. یعنی مثلاً وقتی یک قسمتی از تصویر را می‌شود در ۱۰ پیکسل نمایش داد، آن را در ۱۰۰۰ پیکسل نمایش دهیم. یا مثلاً وقتی قسمتی از یک تصویر را مات می‌کنیم، در تعداد پیکسل‌ها تفاوتی ایجاد نمی‌شود ولی جزئیات تصویر از بین می‌روند.

زوم دیجیتال چیست؟

زوم در تصاویر دیجیتالی با بزرگنمایی قسمتی از تصویر انجام می‌شود (اندازه‌ی پیکسل‌ها بزرگ می‌شود). اگر درون تصویر جزئیات کافی برای بزرگنمایی وجود داشته باشد، با زوم، کیفیت آن کم نمی‌شود ولی اگر جزئیات کافی وجود نداشته باشد، وقتی زوم می‌کنیم در حقیقت با بزرگ کردن پیکسل‌ها، تصویر را مات می‌کنیم. از این مطلب می‌توان نتیجه‌گیری کرد که هرچه قدر میزان مگاپیکسل بیشتر باشد، و جزئیات بیشتری درون عکس ذخیره شده باشد، بیشتر می‌توان بر روی آن زوم کرد. ویژگی دوربین ۳۸ مگاپیکسلی Nokia Lumia 1020 نیز همین است. به خاطر جزئیات بسیار زیادی که در تصاویر این دوربین ذخیره می‌شود، قابلیت زوم بسیار بالایی در تصاویر آن وجود دارد. بوسیله‌ی دوربین این گوشی می‌توان ۲.۷ برابر زوم کرد تا به تصویر ۵ مگاپیکسل رسید.

زوم اپتیکی چیست و با زوم دیجیتالی چه تفاوتی دارد؟

Galaxy S4 Zoom یکی از جدیدترین گوشی‌های سامسونگ و از خانواده‌ی Galaxy S4 است و تفاوت آن با Galaxy S4 این است که این گوشی قابلیت زوم اپتیکی دارد ولی Galaxy S4 تنها قابلیت زوم دیجیتالی دارد. زوم اپتیکی یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های دوربین‌های حرفه‌ای و دوربین‌های موبایل است. Galaxy S4 Zoom با قابلیت زوم اپتیکی می‌تواند تا ۱۰ برابر زوم کند.

زوم اپتیکی با حرکت دادن لنز دوربین انجام می‌شود. دقیقاً‌ این است که شما با ذره‌بین یا تلسکوپ نگاه کنید ولی زوم دیجیتال با بزرگ‌نمایی قسمتی از تصویر انجام می‌شود. وقتی برای مثال با یک دوربین ۴ مگاپیکسلی، ۲ برابر بزرگنمایی می‌کنید یعنی تنها مثلاً به ۱ مگاپیکسل (یک چهارم) وسط عکس نگاه می‌کنید و ۳ مگاپیکسل دیگر بدون استفاده می‌ماند. از این جهت با زوم دیجیتال در حین عکس‌برداری کیفیت تصویر کاهش می‌یابد. ولی زوم اپتیکی هیچ تاثیری بر کیفیت عکس ندارد.

آیا دوربین‌های دیجیتالی می‌توانند از تمام ظرفیت مگاپیکسلی‌شان استفاده کنند؟

این سؤال را می‌توان به این صورت مطرح کرد که مثلاً اگر یک دوربین ۵ مگاپیکسل است، آیا به اندازه‌ی ۵ مگاپیکسل جزئیات درون عکس ذخیره می‌کند یا خیر؟ جواب این سؤال خیر است. یک دوربین ۵ مگاپیکسل ممکن است به اندازه‌ی ۲ مگاپیکسل هم جزئیات درون عکس ذخیره نکند!

برای دانستن دلیل این مسئله لازم است با فرایند تصویربرداری دیجیتالی آشنا شوید.

وقتی می‌گوییم یک دوربین مثلاً ۵ مگاپیکسل است. یعنی ۵ میلیون «دیود» بر روی لنز دوربین قرار دارد که هر کدام از این دیود‌ها میزان نور را اندازه می‌گیرد. از این جهت که دیود‌ها قادر به تشخیص رنگ نیستند و فقط نور را ثبت می‌کنند، تنها می‌توانند تصویری سیاه و سفید ارائه دهند. برای اینکه تصویر رنگی توسط دوربین ثبت شود، یک فیلتر رنگی بر روی دیود‌ها کار می‌گذارند که هر رنگ از این فیلتر تنها نوری را عبور می‌دهد که به همان رنگ باشد. لذا هر دیود رنگ مخصوصی را اندازه‌گیری می‌کند. این رنگ‌ها به صورت جدول کنار هم چیده شده‌اند، به گونه‌ای که در هر مربع ۲ در ۲، رنگ‌های سبز – قرمز – سبز- آبی کنار هم باشند. چینش رنگ‌ها و نحوه‌ی کار آن‌ها را می‌توانید در تصویر زیر ببینید.

از نوشته‌ی بالا می‌توان نتیجه گرفت که رنگ واقعی در هر پیکسل ذخیره نمی‌شود بلکه یکی از رنگ‌های سبز، قرمز و آبی ذخیره می‌شوند. بعد از آن به وسیله‌ی فرایندی به نام Interpolation، رنگ واقعی هر پیکسل حدس زده می‌شود. طبیعی است وقتی هر دیود نمی‌تواند رنگ واقعی را برای هر پیکسل اندازه بگیرد، و رنگ واقعی به صورت حدسی به دست می‌آید، تصویر در بالاترین سطح جزئیات ثبت نخواهد شد.

ممکن است بعد از پردازش تصویر، برخی نقاط رنگ صحیح نداشته باشند. این پدیده تا حدودی مثل این است که پودری رنگی از رنگ‌های مختلف بر روی صفحه ریخته باشیم. برای رفع این مشکل تصویر ابتدا مات می‌شود تا رنگ‌های اشتباه در رنگ‌های صحیح اطراف محو شوند. سپس برای برطرف کردن تاری تصویر، به صورت دیجیتالی Sharp (تیز) می‌شود. در این فرایند نیز مقداری از جزئیات تصویر از بین می‌رود.

من برای پیدا کردن میزان جزئیاتی که در یک تصویر ۵ مگاپیکسلی ذخیره می‌شود، با عکسی که با تلفن همراه خودم (Xperia mini pro) گرفتم، آزمایشی انجام دادم. یک تصویر که در نور مناسب گرفته شده بود را در فتوشاپ باز کردم. یک نسخه از آن را با نام متفاوت ذخیره کردم تا از آن عکس، دو نمونه در فتوشاپ باز باشد. سپس بر روی یکی از آن‌ها تا آنجایی زوم کردم که ریزترین جزئیات عکس (به صورت چشمی) پیدا باشد. سپس برای عکس دیگر، گزینه‌ی Image Size را از منوی Image باز کردم و طول و عرض آن را به ۵۰ درصد کاهش دادم. یعنی در حقیقت مساحت آن را یک چهارم کردم. متوجه شدم هیچ تغییری در جزئیاتی که مد نظر من بود ایجاد نشده است.

از این آزمایش این‌گونه نتیجه می‌گیرم که تصویر ۵ مگاپیکسلی که گوشی من می‌گیرد، تنها به اندازه‌ی ۱.۲۵ مگاپیکسل (یک چهارم) جزئیات دارد و مابقی آن محو شده است.

نکته:‌ روش کار این آزمایش می‌توانید برای کم کردن حجم عکس‌هایتان بدون کاهش کیفیت تصویر استفاده کنید. چون کاهش سایز تصویر در فتوشاپ به صورت هوشمند به گونه‌ای انجام می‌شود که جزئیات تصویر تا جای ممکن حفظ شود.

گوشی‌هایی که خلاقیت‌های خاص در بالا بردن کیفیت تصویرهایشان بکار برده‌اند

Nokia Lumia 1020 دارای سنسوری ۴ برابر سنسور دوربین‌های معمولی تلفن همراه است. به همین خاطر عکس ۳۸ مگاپیکسلی می‌گیرد. درست مانند این که ۴ سنسور ۱۰ مگاپیکسلی را کنار هم بگذارید. البته پردازش تصویر ۳۸ مگاپیکسلی خیلی بیشتر از تصویر ۱۰ مگاپیکسلی طول می‌کشد و حجم تصاویر هم خیلی بالاتر خواهد بود و حافظه را زود اشغال خواهد کرد. ولی تصاویری خواهید داشت که می‌توانید تا چندین برابر زوم کنید و ریزترین جزئیات تصویر را بدون کوچک‌ترین کاهش کیفیتی ببینید.

HTC One دقیقاً برعکس رویه‌ی Nokia Lumia 1020 را درپیش گرفته است. یعنی با توجه به اینکه عموم کاربران به بیشتر از ۴ مگاپیکسل احتیاج ندارند، سعی کرده ۴ مگاپیکسل را با بهترین کیفیت ارائه دهد و نام آن را اولتراپیکسل گذاشته است. در این گوشی هر پیکسل نسبت به یک دوربین ۱۳ مگاپیکسلی اندازه‌ی خیلی بزرگتری دارد. به همین خاطر نور بیشتری وارد آن می‌شود و تصویر دقیق‌تر و با کیفیت‌تری ارائه می‌دهد.

بالأخره چند مگاپیکسل کافی است؟

۳ مگاپیکسل برای نمایش تصویر بر روی باکیفیت‌ترین و بزرگ‌ترین نمایشگرهایی که عموم مردم استفاده می‌کنند کافی است ولی برای اینکه تصویرتان به اندازه‌ی کافی جزئیات داشته باشد بهتر است حداقل دوربین ۸ مگاپیکسلی داشته باشید.

توجه داشته باشید که مگاپیکسل، معیاری است که می‌گوید چقدر جزئیات در عکس ذخیره می‌شود و معیار مناسبی برای بیان کیفیت عکس نیست. عوامل بسیاری مثل تکنولوژی سنسور و اندازه‌ی آن، میزان هوشمند بودن سیستم پردازش دوربین برای تنظیم نوردهی (Exposure) و … در کیفیت تصویر موثر هستند. اگر می‌خواهید گوشی بخرید و کیفیت دوربین برایتان مهم است، بهتر است نقدهایی که درباره‌ی آن گوشی نوشته‌شده را بخوانید و یا عکسی که دوربینش گرفته را از نزدیک ببینید. و روی عدد مگاپیکسل به تنهایی قضاوت نکنید.

منبع